SE525807C2 - Perforerad ljuddämpande struktur - Google Patents

Description

20 25 525 887 2 En perforerad ljudsäker struktur C, som visas i fig. 3, beskrives i litteratur 2. Denna perforerade ljudsäkra struktur C formas av att mitt emot varandra anordna en yttre platta 31 och en inre platta 32, som har ett antal genomgående hål 32a. Plattjock- leken, håldiametem och graden av öppen yta hos den inre plattan 32 är satta för att tillfredsställa konstruktionsvillkor, som ger upphov till en viskositetseffekt i luften, som går igenom de genomgående hålen 32a och energin hos ljudvågoma upptas av denna viskositetseffekt. l strukturen hos den ljuddämpande ledningen A enligt litteratur 1 orsakar emellertid det porösa ljuddämpande materialet inte enbart en långsam förändring eller förstö- relse orsakad av strömningshastighetsförändring, temperaturtörändring eller dagg- kondensation hos rörpassagen eller liknande, följt av spridning för att förstöra dess egna ljuddåmpningsfönnåga, utan också ínträngande i en anordning såsom en kompressor, turbin eller pump för att noterbart förstöra prestationsförmågan hos en sådan anordning eller förstöra den. Vidare, när man skall göra sig av med den ljud- dämpande ledningen, genereras en extra kostnad för separat bortkastande av poröst ljuddämpande material, såsom glasull, eftersom detta är ett industriavfall. I struktu- ren hos resonansljuddämparen B enligt litteratur 1 måste, på grund av att enbart ett ljud med specificerad frekvens kan tystas, ett flertal resonansljuddämpare inställda för olika frekvenser anslutas för att erhålla en ljuddåmpande effekt i ett brett frek- vensband, och det är också nödvändigt att åstadkomma en förstorad kammare för att innesluta det lilla hålet hos rörpassagen på utsidan av rörpassagen, vilket resulterar i en förstoring av ljuddämparstrukturen som helhet. I strukturen hos den hâlförsedda ljudsäkra strukturen C enligt litteratur 2 ökar sannolikheten för blockering av dess smala öppning med sot, damm, oljedroppar eller vätskedroppar vid tillämpning på en kompressor eller liknande så att ljuddämpningsförmågan förstöres, även om ljuddåmpningsförrnågan generellt sett är högre ju smalare öppningen är. 10 15 20 25 30 525 807 3 Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har således åstadkommits för att lösa ovannämnda problem.

Föreliggande uppfinning åstadkommer en ljuddämparstruktur, som innefattar en rörpassage, en första skiljeväggsdel, som sträcker sig i axialriktningen av rörpas- sagen, och en andra skiljeväggsdel, som uppdelar den axiala riktningen hos rörpas- sagen, som uppdelas av den första skiljeväggen, i ett flertal små kammare, varvid porer är helt eller delvis formade i den del, som vetter mot passagen av den första skiljeväggsdelen.

Eftersom denna struktur innefattar rörpassagen, vid vilken den första skiljeväggs- delen sträcker sig i axialriktningen av rörpassagen, varvid den andra skiljeväggs- delen uppdelar axialriktningen hos rörpassagen avskild av den första skilj eväggs- delen i ett flertal små kammare, och porema är helt eller delvis formade på den del hos den första skiljeväggsdelen som vetter mot passagen, kan en periodisk tryck- fluktuation konverteras till en fram- och återgående rörelse genom pordelen av den perforerade plattan utan att påverka den jämna strömningen i rörpassagen så att tryckfluktuationsenergin upptas i form av en tryckförlust för att dämpa ljud. Efter- som ljuddämparstrukturen är anordnad i den inre delen av rörpassagen utan krav att tillsätta en ytterligare anordning eller liknande utanför rörpassagen, kan i denna ut- föringsform förstoring av utrustningen förhindras. Eftersom inget poröst ljuddämp- ningsmaterial, såsom glasull, användes är denna struktur vidare fri från förstörelse av sin egen ljuddämpningsförrnåga hos det porösa ljuddämpningmaterialet orsakat av spridande genom långsam förändring eller förstörelse eller problemet att det spridda porösa ljuddämpningsmaterialet tränger in i en anordning, såsom en kom- pressor, turbin eller pump, för att notabelt förstöra prestationsförmågan hos anord- ningen eller förstöra denna. Denna struktur har också fördelen av att inte generera någon kostnad för själva det porösa ljuddämpningsmaterialet eller för ett skyddande 10 15 20 25 30 525 807 4 ytmaterial för att skydda det porösa ljuddämpningsmaterialet och tillverkningskost- naden kan minskas jämfört med användningen av ett poröst ljudabsorberande mate- rial.

Ljuddämpningsstrukturen enligt föreliggande uppfinning tillfredsställer relationen b heten hos ett medium och b är avståndet mellan skiljeväggsplattoma.

I enlighet med denna struktur kan en periodisk tryckfluktuation säkert konverteras till en fram- och återgående rörelse genom pordelen hos den perforerade plattan utan att påverka den stadiga strömningen i rörpassagen så att tryckfluktuationsenergin skingras i fonn av en tryckförlust för att tysta ljudet.

Graden av öppen area hos den perforerade plattan är inställd till 1-10 %. I enlighet med detta kan en hög ljuddämpningseffekt uppnås även i ett område, som sträcker sig till 130-180 dB.

Graden av öppen area hos den perforerade plattan minskas från uppströms om pas- sagen mot nedströms. I enlighet med denna struktur kan luftvibrationshastigheten i pordelen genom att gradvis minska graden av öppen area ökas under ett minskat ljudtryck på nedströmssidan för att erhålla ett värde, som är mest lämpligt för ljud- absorption, och ljuddämpningsfönnågan kan ökas.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 är en vy, som visar en konventionell ljuddämpningsledning; fig. 2 är en vy, som visar en konventionell resonansljuddämpare; fig. 3 är en vy, som visar en konventionell perforerad ljudsäker struktur; fig. 4 är en vy, som visar en ljuddämpande struktur enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning; 10 15 20 25 30 fig. 5 fig. 6 fig. 7 fig. 8 fig. 9 fig. 10 fig. ll fig. 12 fig. 13 fig. 14 fig. 15 525 807 s är en vy, som visar en ljuddämpande struktur enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning; är en vy, som visar en ljuddämpande struktur enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning; är en vy för att verifiera ljuddämpningsteorin för en perforerad platta; är ett diagram, som visar frekvensanalysresultat för tryckfluktuationerna i en avgasrörpassageutloppsdel under förhållandena G) och ® i experiment 1; är ett diagram, som visar de experimentella resultaten i experiment 3; är en vy, som visar ett modifierat exempel av den tredje utföringsfonnen av föreliggande uppfinning; är ett diagram, som visar de experimentella resultaten i experiment 4; är en delvis skuren sidovy av ett modifierat exempel av den tredje utförings- formen enligt föreliggande uppfinning; är en tvärsnittsvy av en ljuddämpningsstruktur enligt en fjärde utförings- form av föreliggande uppfinning; är en tvärsnittsvy av ett modifierat exempel av den fjärde utföringsformen enligt föreliggande uppfinning; och är en tvärsnittsvy av en ljuddämpande struktur enligt en femte utföringsform av föreliggande uppfinning.

Beskrivning av föredragna utföringsforrner Föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning kommer att beskrivas med hänvisning till ritningarna. Fig. 4 visar en första utföringsform av föreliggande upp- finning. En ljuddämpningsstruktur D i fig. 4 innefattar en cylindrisk röipassage 41, en perforerad platta 42, som sträcker sig i rörpassagen 41 i axialriktningen av rör- passagen 41 och som är anordnad för att uppdela passagesektionen hos rörpassagen 41, och en skiljeväggsplatta 43, som uppdelar rörpassagen 41, som är uppdelad av den perforerade plattan 41, i ett flertal små kammare 44 i rörpassagens axialriktning. 10 15 20 25 30 525 807 6 Rörpassagen 41 är formad i mitten av lufttillförsel- eller avgasrörpassagen hos en kompressor, en turbin, en pump, en drivmotor eller liknande. Denna rörpassage 41 har en långsträckt form med ett cirkulärt tvärsnitt. I rörpassagen 41 passerar en gas, som emitterar en stöt i enlighet med lufttillförsel eller avgasutsläpp. Den perforerade plattan 42, som har en arkliknande form, är anordnad parallellt med axialriktningen hos rörpassagen 41. Enligt detta arrangemang uppdelar den perforerade plattan 42' sektionen hos rörpassagen 41 i ett utrymme, som gas kan passera i, och ett för gas oframkomli gt utrymme. Den perforerade plattan 42 har ett antal porer, med graden av öppen area för porema företrädesvis inställd till 1-10 %. Skiljeväggsplattan 43 uppdelar axiellt det gasoframkomliga utrymmet, som åtskiljs av den perforerade plattan 42. Skilj eväggsplattan 43 är anordnad att ha ett föreskrivet avstånd b i axial- riktningen, och b representeras av b som skall dämpas och c är ljudhastigheten hos ett medium.

Uppförandet hos ljudvågor i rörpassagen 41 i denna utföringsform beskrives sedan.

Ljudvågoma, som går igenom en huvudpassage 45, kommer in i de små karnrarna 44 genom pordelama 46 hos den perforerade plattan 42, reflekteras inuti de små kamrama 44 och passerar igen igenom pordelarna 46. Detta infallande och reflek- terande av ljudvågor repeteras i varje liten kammare 44 igenom pordelama 46 hos den perforerade plattan 42.

Eftersom periodiska tryckfluktuationer i denna utföringsform kan konverteras till fram- och återgående rörelse genom pordelama hos den perforerade plattan utan att påverka den stadiga strömningen i rörpassagen kan tryckfluktuationsenergin upptas i form av tryckförlust för att dämpa ljudet. Eftersom graden av öppen area hos den perforerade plattan är inställd till 1-10 % kan i synnerhet en hög ljuddämpnings- effekt uppvisas i ett område, som sträcker sig från 130-180 dB. Eftersom ljuddämp- ningsstrukturen är anordnad i den inre delen hos rörpassagen i denna utföringsform utan insättning av ytterligare anordning eller liknande utanför rörpassagen kan vidare förstoring av utrustningen förhindras. 10 15 20 25 525 807 7 Eftersom inte något poröst ljuddämpningsmaterial, såsom glasull, används i denna utföringsform, är strukturen vidare fri från förstörelse av dess egen ljuddämpnings- förmåga hos det porösa ljuddämpningsmaterialet genom sönderdelning orsakad av långsamma förändringar eller förstörelse eller problemet att det skingrade porösa ljuddämpningsmaterialet tränger in i en anordning, såsom en kompressor, turbin eller pump, för att noterbart försämra förmågan hos en sådan anordning eller för- störa denna. Vidare har den också fördelen av att inte generera någon kostnad för själva det porösa ljuddämpningsmaterialet eller för ett ytskyddande material för att skydda det porösa ljuddämpningsmaterialet och tillverkningskostnaden kan därmed undertryckas.

Den perforerade plattan 42 i ovannämnda utföringsform kan insättas exempelvis nära innerväggen hos rörpassagen 41 när en stor area för huvudpassagen 45 skall säkerställas eller inställas i en valfri position om ytan hos huvudpassagen 45 inte insisteras på. Även om den perforerade plattan 42 är inställd parallellt med passagen hos rörpassagen 41 i utföringsformen ovan behöver den inte nödvändigtvis inställas parallellt med passagen hos rörpassagen 41 om arean hos huvudpassagen 45 inte insisteras på och kan inställas med en lutning av valfn' vinkel. Samma kan sägas för följ ande utföringsformen Fig. 5 visar en andra utföringsform av föreliggande uppfinning. I en ljuddämpande struktur E enligt fig. 5 är ett flertal små kammare 44' liknande de små kamrama 44 hos ljuddämpningsstrukturen D i den första utföringsfonnen anordnade i rörpas- sagen 41 symmetriskt relativt de små kamrarna 44 över axeln för rörpassagen 41.

Närmare bestämt innefattar ljuddämpningsstrukturen E hos denna utföringsform ljuddämpningsstrukturen D, en perforerad platta 42', som sträcker sig inuti rörpas- sagen 41 i axialriktningen av rörpassagen 41 och är anordnad för att uppdela pas- sagesektionen hos rörpassagen 41, och en skiljeväggsplatta 43', som uppdelat axial- 10 15 20 25 30 525 807 s riktningen hos rörpassagen 41, som uppdelas av den perforerade plattan 42', i ett flertal små kammare 44'.

Rörpassagen 41 är formad i mitten av lufttillfórselledningen eller avgasröret hos en kompressor, en turbin, en pump, en drivmotor eller liknande. Rörpassagen 41 har en långsträckt skepnad med cirkulärt tvärsnitt. I rörledningen 41 passerar en gas som avger en stöt i enlighet med lufttillfórsel eller avgasutsläpp. Den perforerade plattan 42', som har en arkliknande form, är anordnad parallellt med axialriktningen hos rörpassagen 41. I denna utfóringsfonn uppdelar den perforerade plattan 42' tvär- snittet hos rörpassagen 41 i ett gasframkomligt utrymme och ett gasoframkomligt utrymme. Den perforerade plattan 42' har ett antal porer med graden av öppen area hos porema företrädesvis inställd till 1-10 %. Skiljevâggsplattan 43' uppdelar axiellt den gasoframkomliga delen, som uppdelas av den perforerade plattan 42'. Skilje- väggsplattan 43' är anordnad att ha ett föreskrivet avstånd b i axialriktningen, och b representeras av b pas, och c är ljudhastigheten i ett medium.

Varje liten kammare 44' är omsluten av innerväggen hos rörpassagen 41 hos den gasoframkomliga delen uppdelad av den perforerade plattan 42 och skiljeväggs- plattan 43' närmast den perforerade plattan 42' med avståndet b.

Den perforerade plattan 42, skilj eväggsplattan 43 och den lilla kammaren 44 år likadana som de i ljuddämpningsstrukturen D i den forsta utfiñringsformen.

Uppforandet av ljudvågor i rörpassagen 41 i denna utfóringsfonn beskrives sedan.

Ljudvågoma, som passerar in i huvudpassagen 55, kommer in i de små karnrama 44, 44' genom respektive pordelar 46, 46' hos de perforerade plattorna 42, 42', reflekteras inuti de små kamrama 44, 44' och passerar återigen genom pordelarna 46, 46'. Detta infallande och reflekterande av ljudvågor repeteras i varje liten kam- mare 44, 44' igenom pordelama 46, 46' hos de perforerade plattorna 42, 42'. 10 15 20 25 525 807 9 Denna utföringsform kan åstadkomma samma effekt som den forsta utföringsfor- men .

Som ett modifierat exempel av denna utföringsform kan graden av öppen area hos de perforerade plattorna 42, 42' reduceras från uppströms om passagen 55 mot ned- ströms därom. Konkret varieras graden av öppen area hos de perforerade plattoma 42, 42' i varje område, som vetter mot varje liten kammare 44, 44' och reduceras i nedströmsriktningen. Exempelvis är graden av öppen area hos den perforerade plattan i området, som vetter mot en liten kammare formad på uppströmssidan av passagen 55 inställd till 8 %. Graden av öppen area hos den perforerade plattan i området som vetter mot nedströms belägna små kammare intill plattan är inställt till 5 %. Samma procedur âterupprepas för att minska graden av öppen area hos varje liten kammare i riktning mot nedströmssidan.

Vibrationshastigheten hos gasen i pordelarna 46, 46' hos de perforerade plattorna 42, 42' bestäms beroende på ljudtrycket hos ljudvågorna, som pålägges pordelama 46, 46' och graden av öppen area. Eftersom ljudtrycket uppströms är högre än ljud- trycket nedströms i passagen 55, minimeras graden av öppen area hos de perfore- rade plattorna 42, 42' nedströms, varvid vibrationshastigheten hos gasen, som går igenom pordelama 46, 46' kan ökas for att förbättra ljuddämpningsförrnågan.

Samma sak kan sägas för den första utföringsforrnen och följande utfóringsforrner.

Graden av öppen area kan gradvis minskas oavsett arean, som vetter mot de små kamrarna 44, 44'.

Fig. 6 visar en tredje utföringsforrn av föreliggande uppfinning. En ljuddâmpande struktur F i fr g. 6 innefattar en rörpassage 4l, en perforerad cylinder 62, som sträc- ker sig inuti rörpassagen 41 i axialriktningen av rörpassagen 41 for att uppdela tvär- snittet hos rörpassagen 41, och ett flertal av skiljeväggsplattor 63 är ringformigt in- 10 15 20 25 30 525 807 10 satta för att uppdela utrymmet mellan ytterväggen av den perforerade cylindern 62 och innerväggen av rörpassagen 41 i den axiala riktningen hos rörpassagen 41.

Rörpassagen 41 är fonnad i mitten av lufttillförselledningen eller avgasröret hos en kompressor, en turbin, en pump, en drivmotor eller liknande. Denna rörledningspas- sage 41 har en långsträckt skepnad med cirkulärt tvärsnitt. I rörledningen 41 passe- rar en gas, som ger en stöt i enlighet med lufttillfórsel eller avgasutsläpp. Den perfo- rerade cylindern 62, som har cylinderform med ett antal porer 66, är anordnad paral- lellt med axialriktningen hos rörpassagen 41. I detta arrangemang uppdelat den per- forerade cylindem 62 tvärsnittet hos rörpassagen 41 i ett gasframkomligt utrymme och ett gasoframkomligt utrymme. Den perforerade cylindem 62 har ett antal porer, varvid porernas grad av öppen area företrädesvis är inställd till 1-10 %. Skiljeväggs- plattan 63 uppdelar den gasoframkomliga delen, som uppdelas av den perforerade cylindern 62, axiellt. Avskiljningsplattan 63 är anordnad att ha ett föreskrivet av- stånd b i axialriktningen, och b representeras av b vensen hos ett ljud som skall dämpas, och c är ljudhastigheten i ett medium.

Varje liten kammare 64 är innesluten av innerväggen hos rörpassagen 41 hos den gasoframkomliga delen uppdelad av den perforerade cylindern 62 och skiljeväggs- plattan 63 angränsande till den perforerade cylindem 62 med avståndet b.

Metoden att tillverka den ljuddämpande strukturen E i denna utfóringsform beskrivs nedan. En cylinder perforeras for att forma den perforerade cylindem 62 och insidan hos den ringfonniga skiljeväggsplattan 63 svetsas till utsidan av den perforerade cylindem 62. Denna procedur repeteras för ett nödvändigt antal stycken under bibe- hållande av avståndet b mellan angränsande skiljeväggsplattor 63. Utsidan av varje skiljeväggsplatta 63 svetsas till insidan av rörpassagen 41, varvid den ljuddämpande strukturen E är färdig. Denna struktur kan även tillverkas genom att perforera själva rörledningen 41 för att använda denna som perforerad cylinder och anordna ett annat yttre rör på utsidan av denna. 10 15 20 25 30 525 807 ll Uppforandet av ljudvågor i rörpassagen 41 hos denna utforingsform beskrivs nedan.

Ljudvågorna, som passerar i en huvudpassage 65, kommer in i de små kamrarna 64 genom pordelama 66 hos den perforerade cylindern 52, reflekteras inuti de små kamrarna 64 och passerar återigen genom pordelarna 66. Detta infallande och reflekterande av ljudvågor repeteras i varje liten kammare 64 igenom pordelama 66 hos den perforerade cylindern 62.

Denna utföringsforrn kan åstadkomma samma effekt som den forsta utföringsfor- men. Även om endast en perforerad platta är inlagd i ljuddämpningsstrukturerna enligt de forsta och andra utforingsfonnerna kan en ljuddämpande struktur som har en ljud- dämpande effekt som är lika med eller större än de ljuddämpande strukturerna hos de första och andra utföringsforrnerna utformas genom att ytterligare sätta in en eller flera perforerade plattor och insätta ett nödvändigt antal av skiljeväggsplattor i enlighet med detta for att ytterligare bilda små kammare. Vidare, även om endast en perforerad cylinder är insatt i den ljuddämpande strukturen enligt den tredje utfo- ringsformen, kan en ljuddämpande struktur med en ljuddämpande effekt lika med eller större än ljuddämpningsstrukturen enligt den tredje utforingsformen utformas genom att ytterligare insätta en eller flera perforerade cylindrar med skilda radier och insätta ett nödvändigt antal av skiljeväggsplattor i enlighet med detta for att ytterligare forma små kammare. Vidare kan ljuddämpningsstrukturerna enligt de första till tredje utforingsfonnerna kombineras tillsammans for att konstituera en ljuddämpningsstruktur. Exempelvis kan en sådan ljuddämpande struktur fonnas genom att samtidigt integrera den perforerade cylindem och den perforerade plattan in i rörpassagen och uppdela små kammare genom ett flertal skilj eväggsplattor.

Fig. 10 visar ett modifierat exempel av den tredje uttöringsfonnen. Beskrivning kan utelämnas for samma delar som i den tredje utforingsforrnen. Såsom visas i fig. 10 10 15 20 25 30 525 807 12 skiljer sig en ljuddämpande struktur F 1 enligt det modifierade exemplet av den tredje utföringsformen från ljuddämpningsstrukturen F i den tredje utföringsformen genom att rörledningspassagen 41 a avsmalnar stegvis. Konkret har rörpassagen 41a en form så att ett flertal små kammare 64a av samma storlek är bildade på upp- strömssidan av huvudpassagen 65, och ett flertal små kammare 64b som är mindre än den lilla kammaren 64a i längd (höj d) i tvärsnittsriktningen av rörpassagen bildas på nedströmssidan. Eftersom ljuddämpningsgraden för låga toner kan ökas genom att förstora de små karnrarna kan ljuddämpningsbandet utsträckas genom att stegvis göra de små kamrarna hos ljuddämpningsstrukturen Fl mindre.

Såsom visas i fig. 12 kan strukturen ha en rörstruktur 4l', som gradvis avsmalnar.

Eftersom resonansfrekvensen för vaij e uppdelad liten kammare 64 kan ändras genom att gradvis minska rörpassagen 41' hos den ljuddämpande strukturen F2 kan denna struktur svara mot ljudkällor med vidsträckta frekvensband. Eftersom dessa modifieringsexempel har samma verkan som den tredje utföringsforinen kan samma effekt som i den tredje utföringsforrnen uppnås.

I de första och andra utföringsforinerna kan samma effekt som i ovannämnda modi- fieringsexempel även erhållas genom att göra rörpassagen stegvis eller gradvis av- smalnande på samma sätt, även om detta inte är visat. Samma sak kan sägas för var och en av följ ande utföringsformer eller modifieringar.

Fig. 13 är en tvärsnittsvy i rörledningens axialriktning hos en ljuddämpande struktur enligt den fjärde utföringsforrnen av föreliggande uppfinning. Beskrivningar kan utelämnas för samma del som var och en i ovan beskrivna utföringsformer. En ljud- dämpande struktur H hos fig. 13 innefattar en rörpassage 41, en perforerad cylinder 62', som sträcker sig inuti rörpassagen 41 i axialriktningen av rörpassagen 41 och har ett tvärsnitt uppdelat i sektorer, en skilj eväggsplatta 102, som axiellt uppdelar innerdelen av den perforerade cylindem 62' i ett flertal små kammare 104, och ett stödelement 101 för att fästa och uppbära den perforerade cylindern 62'. 10 15 20 25 525 807 13 Den perforerade cylindern 62' har en cylindrisk form med ett tvärsnitt uppdelat i åtta sektorer av ett flertal skiljeväggsplattor 102 och den är anordnad parallellt med axialriktningen av rörpassagen 41 på samma sätt som i den tredje utföringsformen.

I detta arrangemang uppdelat den perforerade cylindern 62' tvärsnittet hos rörpas- sagen 41 i en gasframkomlig sektion och en gasoframkomlig sektion. Den perfore- rade cylindern 62' har ett antal porer, vilkas grad av öppen area av porer företrädes- vis är satt till 1-10 %. Den perforerade cylindern 62' är fast och uppburen i rörpas- sagen 41 genom stödelementet 101. Stödelementet 101 kan formas exempelvis i en stångliknande form och monteras enbart i en position som är nödvändig för att fästa och uppbära den perforerade cylindem 62' eller formade i en arkliknande form för att fasta och uppbära den perforerade cylindern 62' till sig.

Den lilla kammaren 104 är innesluten av innerväggen av den perforerade cylindem 62', två intilliggande skiljeväggsplattor 102 och icke visade skiljeväggsplattor, vilka är belägna på avstånd från varandra med avståndet b.

Uppfórandet av ljudvågor i rörpassagen 41 i denna utfóringsform beskrives. Ljud- vågorna som går in i en huvudpassage 105 kommer in i de små kamrama 104 ge- nom respektive pordelar 66 hos den perforerade cylindem 62', reflekteras inuti de små karnrarna 104 och passerar återigen genom pordelarna 66. Detta infallande och reflekterande av ljudvågor repeteras i varje liten kammare 104 genom pordelarna 66 hos den perforerade cylindern 62'.

Denna utföringsform kan åstadkomma samma effekt som den första utföringsfor- men . Även om den perforerade cylindem 62' är uppdelad i åtta sektorer i denna utförings- fonn är föreliggande uppfinning inte begränsad av detta. Samma effekt kan uppnås 10 15 20 25 525 807 14 genom att uppdela den perforerade cylindern i ett flertal sektorer. Varje sektor kan vara ojämn.

Fig. 14 visar ett modifierat exempel av den fjärde utföringsformen. Beskrivningar kan utelämnas for samma delar som i den fjärde utföringsformen. En ljuddämp- ningsstruktur H1 i fig. 14 skiljer sig från ljuddämpningsstrukturen G hos den fjärde utforingsformen genom att den har små kammare 114, 115 av olika storlek.

Den lilla kammaren 114 är innesluten av, såsom visas i fig. 14, innerväggen av den perforerade cylindern 62', en skiljeväggsplatta 113 anordnad att uppdela tvärsnittet av den perforerade cylindern 62', en skiljeväggsplatta 112 anordnad vertikalt relativt skiljeväggsplattan 113, och icke visade skiljeväggsplattor, vilka är anordnade intill varandra med avståndet b för att axiellt uppdela den inre delen av den perforerade cylindern 62'.

Den lilla kammaren 115 inneslutes av, såsom visas i fig. 14, innerväggen av den perforerade cylindern 62', skilj eväggsplattan 113 anordnad att uppdela tvärsnittet av den perforerade cylindern 62', skiljeväggsplattor 111, 112, som är anordnade ver- tikalt relativt skiljeväggsplattan 113, och icke visade skiljeväggsplattor, som är anordnade angränsande till varandra med avståndet b från varandra för att axiellt uppdela den inre delen av den perforerade cylindem 62'.

Uppförandet av ljudvågor i rörpassagen 41 hos denna modifiering beskrives. Ljud- vågorna, som passerar i huvudpassagen 105, kommer in i de små kamrarna 114, 115 genom pordelar 66 hos den perforerade cylindem 62', reflekteras inuti de små kam- rama 114, 115 och passerar igen genom pordelama 66. Detta infallande och reflek- terande av ljudvågor repeteras i varje liten kammare genom pordelama 66 hos den perforerade cylindem 62'. 10 15 20 25 30 525 807 15 Denna modifiering kan åstadkomma samma effekt som den fjärde utfóringsforrnen.

Eftersom resonansfrekvensen hos varje liten kammare varieras, kan denna struktur svara mot ljudkällor med olika frekvenser.

När en skiljeväggsplatta ytterligare anordnas parallellt med skiljeväggsplattoma 111, 112 i de små kamrarna, som konstitueras enligt ovan i detta modifieringsexem- pel, kan denna struktur svara mot ljudkällor med ytterligare olika frekvenser efter- som de resulterande små kamrarna har skilda resonansfrekvenser.

Fig. 15 är en tvärsnittsvy i rörledningens axialriktning hos en ljuddämpande struktur enligt den femte utfóringsfonnen av föreliggande uppfinning. Beskrivningar kan undvaras för samma del som i var och en av utfóringsforrnema ovan. Ljuddämp- ningsstrukturen I i fig. 15 innefattar en rörpassage 41, en perforerad cylinder 121 med rektangulärt tvärsnitt, som sträcker sig inuti rörpassagen 41 i axialriktningen av rörpassagen 41 och har porer enbart i en yta, och icke visade skiljeväggsplattor, som axiellt uppdelar den inre delen av den perforerade cylindern 12 i ett flertal små kam- mare 124.

Den perforerade cylindern 121 har en perforerad platta 122 med rektangulärt tvär- snitt, som har ett antal porer enbart på en yta, som är belägen i sidan mot huvudpas- sagen 125. Den perforerade cylindern 121 är fast, exempelvis, genom att fästa hör- nen 123 hos den perforerade cylindern 121 till rörpassagen 41 genom svetsning eller liknande.

Uppförandet av ljudvågor i rörpassagen 41 hos denna utforingsform beskrives.

Ljudvågorna, som passerar i huvudpassagen 125, kommer in i de små kamrarna 124 genom pordelama 126 hos den perforerade cylindem 121, reflekteras i de små kam- rarna 124 och passerar igen genom por-delarna 126. Detta infallande och reflekte- rande av ljudvågor repeteras i varje liten kammare 124 genom pordelarna 126 hos den perforerade cylindem 121. 10 15 20 25 30 525 807 16 Denna utföringsform kan åstadkomma samma effekt som den första utföringsfor- men. Även om enbart en perforerad cylinder 121 är anordnad i denna utfóringsform kan samma effekt erhållas genom att anordna ett flertal perforerade cylindrar 121.

Vidare anordnas ett flertal perforerade cylindrar 121 med olika tvärsnittsarea, var- igenom strukturen kan svara mot ljudkällor som har olika frekvenser på grund av att deras resonansfrekvenser är olika.

En cylindrisk rörpassage är anordnad i var och en av ovannämnda utföringsformer och modifieringsexempel. Emellertid kan samma effekt erhållas även om rörpas- sagens tvärsnittsform förändras till olika polygonformer, såsom fyrkantig, elliptisk och andra. Den perforerade plattan i var och en av utföringsfonnema och modifie- ringsexemplen kan anordnas lutande mot axialriktningen av rörpassagen eller anord- nas i stjärnform. Eftersom resonansfrekvensen hos varje uppdelat utrymme kan fór- ändras genom ett sådant arrangemang kan strukturen svara mot ljudkällor av vitt- sträckta frekvenser. Vidare är i var och en av utföringsformerna och modifierings- exemplen som beskrivits ovan en fläns eller liknande företrädesvis anordnad åt- minstone i en ände av rörpassagen för att bli fästbar och lösgörbar från en annan rörpassage med en fläns eller liknande, som är föremål för ljuddämpning genom en bult eller liknande.

(Verifikation 1) Ljuddämpningsförhållandet b första utföringsforrnen enligt fig. 4, exempelvis, inträder ljudvågor in i de små kam- rama 44 genom pordelarna 46 från huvudpassagen 45, där de reflekteras av inner- väggen av rörpassagen 41 inuti de små karnrama 44 och sedan återigen går igenom pordelama 46 i motsatt riktning. Vid denna tidpunkt genereras en tryckförlust i 10 15 20 25 30 525 807 17 pordelama 46. När dimensionen hos den lilla kammaren 44 är lång avancerar ljud- vågorna mot riktningen som har den långa dimensionen för att minimera den reflek- terade vågen till pordelarna 46. Med andra ord genereras resonansfenomenet i den lilla kammaren 44 vid en frekvens där maximidimensionen hos den lilla kammaren 44 är lika med 1/2 av ljudvågens våglängd och ljudvågen repeterar framåtgående och reflektion enbart inuti den lilla kammaren 44 utan att generera den reflekterade vågen till pordelen 46. För att begränsa ett sådant oväntat uppförande av ljudvågor inuti den lilla kammaren 44 skall inställningsavståndet mellan skiljeväggsplattoma 43 följaktligen justeras så att b hos ljudet som skall dämpas, c är ljudhastigheten av mediet och b är avståndet mel- lan skiljeväggsplattoma 43. Samma sak gäller för de andra och tredje utföringsfor- 11161118.

(Verifikation 2) Förhållandet mellan öppenareagraden hos den perforerade plattan och ljuddämp- ningseffekten i föreliggande uppfinning är verifierad. Mekanismen för att upptaga ljudvågsenergi i ljuddämpning kan grovt klassificeras till viskositeten hos ett gräns- skikt format på ytan av ljuddämparstrukturen och den dynamiska tryckförlusten hos altemerande ström i en strypt passagedel. Vibrationsamplituden är liten i ljudtrycks- nivån i ett utrymme för dagligt boende och den dynamiska tryckförlusten, som är proportionell mot kvadraten av hastigheten, är obetydlig jämfört med viskositeten, som är proportionell mot hastigheten. En allmän ljuddämpningsstruktur har därför en fibrös fonn (glasull, etc.) eller formen av en tunn film (uretan, etc.) för att lösa problemet med att utsträcka ytarean för att öka viskositeten hos gränsskiktet. När tryckpulsationsnivån når 130-180 dB såsom i utloppsrörpassagen hos en kompressor kan den dynamiska tryckförlusten emellertid inte ignoreras. Därför är relationen mellan graden av öppen area hos den perforerade plattan och ljuddämpningseffekten i föreliggande uppfinning verifierad från ljuddämpningsteorin för perforerad platta med hänsyn till viskositet och dynamisk tryckförlust. 10 15 20 25 525 807 18 Fi g. 7 är en tvärsnittsvy av en ljuddämpande struktur G. Ljuddämpningsstrukturen G innefattar en cylinder 71 och en perforerad platta 72. En perforerad platta 72 är in- satt inuti cylindern 71 for att i längsled uppdela den inre delen av cylindem 71.

Ljuddämpningsteorin for perforerad platta beskrives med användning av fig. 7.

Ljuddämpningsteorin fór perforerad platta representeras av följande ekvation (1), och ekvationen (2) är härledd från ekvationen (1).

(Numerisk ekvation 1) líÃHšillåïl W (Numerisk ekvation 2) P . z1=ÜL-=z2+r=-;%5coru+r ...(2) 1 där p] är ljudtrycket på den vänstra sidan av den perforerade plattan 72, p; är ljud- trycket på den högra sidan av den perforerade plattan 72, U; är volymhastigheten på den vänstra sidan av den perforerade plattan 72, U; är volymhastigheten på den högra sidan av den perforerade plattan 72, F är karakteristiken for pordelen, p är tätheten av luft, c är ljudhastigheten, S är tvärsnittsarean hos huvudröret och k är vågantal.

Ljuddämpningsgraden maximeras när Im [Zl] = 0 och Re [Zl] = Re [F] = p c/S är tillfredsställd genom att ersätta Zl i ovannämnda ekvation (2). Karakteristiken F hos pordelen representeras av följande ekvation. 10 15 20 25 525 807 19 (Numerisk ekvation 3) Relfl- ålvzl <3) (Numerisk ekvation 4) Imfipïåfñifi-É zljfi-Ål (4) där t är plattjockleken hos den perforerade plattan, d är pordiametern hos den per- forerade plattan, p är tätheten av luft, u är koefficient för dynamisk viskositet, o) är vinkelfrekvensen, A är totala ytan av porema, Co är tryckförlustkoefficienten, U; är volymhastigheten på den högra sidan av den perforerade plattan 72.

Det är känt att ljuddämpningsgraden är teoretiskt maximerad vid Re [F] = p c/ S. För att normalisera detta multipliceras realnummerdelen av I" med arean S for att jäm- föra den första termen (viskositetstennen) med den andra termen (dynamiskt tryck- tenn). Som representativa värden för olika konstanter är följ ande värden använda: t= 1 mm, n= 1,8 E-5,f=11 l U; | = S 1u2|, p = p cu; och u; = 2 >< l0'6 ><10(m°).

Den öppenareagrad, som tillfredsställer ovannämnda ekvation för varje ljudtrycks- nivå L beräknas under två villkor av atmosfär med ordinär temperatur och utlopps- rörpassagen hos en skruvkompressor och summeras i tabell 1. Eftersom en yta som har en öppenareagrad av flera % är målet, används ett fast värde av 2,6 som tryck- förlustkoefficient CO. 525 807 20 (Tabell 1) Motsvarande atmosfär med ordinär temperatur Motsvarande kompressor c = 340 rn/s 376 rn/s p = 1,2 kg/mß 7,9 kg/mß SPL Optimal Re[S*l"] 1:a term 2:a tenn Optimal Re[S*1"] 1:a term 2:a term [dB] ÖPPCH- 1%] 1%] ÖPPCH- 1%] 1%] area- (visko- (dyna- area- (vi sko- (dyna- grad sitets- misk grad sitets- misk A/S [%] term) tryck- A/S [%] term) tryck- tenn) term) 180 40,0 408 1 99 14,20 2970 1 99 170 22,6 408 2 98 8,00 2970 2 98 160 12,8 408 3 97 4,50 2970 3 97 150 7,3 408 5 95 2,57 2970 5 95 140 4,2 408 9 91 1,48 2970 9 91 130 2,4 408 16 84 0,87 2970 16 84 120 1,5 408 26 74 0,52 2970 26 74 110 0,9 408 41 59 0,33 2970 42 58 Såsom framgår av tabell 1 tävlar viskositetstermen och den dynamiska trycktennen ömsesidigt med varandra vid en ljudtrycksnivå av 110 dB i bägge de två förhållan- dena och graden av dynamisk tryckgräns är 74 % vid 120 dB. Det är därför rätt att tro att den dynamiska tryckgränsen är dominerande vid en ljudtrycknivå av 120 dB eller mer för bägge tillstånden. Öppenareagraden vid denna tid är 1,5 %. Det maxi- mala ljudtiycket som observeras i atmosfären är omkring 150 dB vid utloppet av en jetrnotor och öppenareagraden är omkring 7,3 %. Det är följ aktligen önskvärt att använda en perforerad platta med en öppenareagrad av 1-10 % med en tolerans. Den pulserande trycknivån är 130-180 dB i utloppsrörpassagen av en kompressor och 10 15 20 användningen av en perforerad platta med en öppenareagrad av 1-10 % är uppen- 525 807 barligen önskvärd också i detta fall.

(Experiment 1) Experiment i ljuddämpningseffekt utfördes med användning av utloppsrörpassagen hos en skruvkompressor med samma ljuddämpningsstruktur som den forsta utfo- ringsformen. I denna utloppsrörpassage uppmättes tryckpulsationen runt ljuddämp- ningsstrukturen under tre tillstånd av CD användning av både den perforerade plattan och skiljeväggsplattan, ® användning enbart av den perforerade plattan utan skilje- väggsplattan och ® användning av varken den perforerade plattan eller skiljeväggs- plattan, och respektive tryckpulsationsskillnader visas i tabell 2 som ljuddämpnings- 21 mängder.

(Tabell 2) Oktavband Tillstånd (1) Tillstånd (2) Tillstånd (3) 250 Hz 169-l61=8 dB 170-165=5 dB l69-170=1 dB 500 Hz 170-154=16 dB 170-162=8 dB 170-170=0 dB 1 kHz 173-150=23 dB 172-l64=8 dB 173-173=0 dB 2 kHz 168-143=25 dB 168-161=7 dB 168-169=-1 dB 4kHz 161-143=18 dB 160-l53=7 dB 161-160=1 dB Ljudtrycksnivâ hos ljuddämparen på framsidan - ljudtrycksnivå hos ljuddämparen på baksidan = ljuddämpningsmängd Det framgår av tabell 2 att ljuddämpningsmängden i tillstånd ® är överväldigande stor och i synnerhet uppnås ljuddämpningsmängden 25 dB i oktavbandet av 1,2 kHz, som är en hög frekvens aggressiv mot örat. Även om en signifikant ljud- 10 15 20 25 525 807 22 dämpningsmängd kunde erhållas även under tillstånd ® kunde tryckpulsen inte tillräckligt dämpas. Detta tillskrevs att tryckfluktuationen var diffuserad till hela utrymmet i slutet av den perforerade plattan på grund av frånvaro av skiljeväggs- platta och tryckdifferensen mellan bägge sidor av den perforerade plattan kunde inte formas i enlighet med teorin. Tillstånd ® motsvarar en enkel rörpassage och har naturligtvis inte någon ljuddämpande förmåga.

Fig. 8 visar frekvensanalysresultaten för tryckfluktuationerna i avloppsrörpassagens utloppsdel under tillstånden (D och ®.

I enlighet med fig. 8 har utloppsrörpassagen i tillstånd G) med användning av före- liggande uppfinning uppenbarligen en ljuddämpande effekt i ett vidsträckt band jämfört med utloppsröret i tillstånd ® utan någon tillämpning.

Från resultaten av experimentet ovan kunde det konfirmeras att ljuddämpningsstruk- turen enligt den forsta utföringsformen av föreliggande uppfinning har en tillräcklig ljuddämpande effekt i ett utsträckt band.

(Experiment 2) Experiment i ljuddämpningseffekt utfördes med användning av utloppsrörpassagen hos en skruvkompressor med samma ljuddämpande struktur som i den andra utfö- ringsformen. I denna utloppsrörpassage uppmättes tryckpulsationen omkring ljud- dämpningsstrukturen med skruvkompressoms varvtal inställd till två vägar av 3000 rps och 4000 rps och respektive tryckpulsationsskillnader visas i tabell 2 som ljud- dämpningsmängder. 10 15 20 525 807 23 (Tabell 3) 3000 rpm 4000 rpm 1:a 2:a 3:e 4:e l:a 2:a 3:e 4:e 250 Hz 500 Hz 750 Hz 1000 Hz 333 Hz 666 Hz 999 Hz 1333 Hz Ljuddämpa- rens framsida 161 dB 165 dB 166 dB 176 dB 170 dB 162 dB 182 dB 174 dB Ljuddämpa- rens baksida l48dB 148 dB 150dB l59dB 158dB 146 dB 164dB 152dB Reduktions- mängd 13 dB 17 dB 16dB 17 dB 12 dB 16dB 18 dB 22dB Det framgår av tabell 3 att en hög ljuddämpande effekt uppvisades i medeltal i ett vidsträckt band vid både 3000 rps och 4000 rps hos skruvkompressorn. Det kunde följaktligen konfirmeras att ljuddämpningsstrukturen enligt den andra utfóringsfor- men av föreliggande uppfinning har en tillräcklig ljuddämpningseffekt i ett vid- sträckt band.

(Experiment 3) Med användning av utloppsrörpassagen hos en skruvkompressor med en ljuddäm- pande struktur enligt den andra utföringsfonnen utfördes experiment i ljuddämp- ningseffekt med inställningen av en konstant öppenareagrad hos den perforerade plattan och med gradvis reducering av öppenareagraden från uppströms av passagen till nedströms därav såsom i modifieringsexemplet av den andra utföringsfonnen. I flg. 5 har de mitt emot varandra belägna små kamrama 44, 44' samma storlek. För ljuddämpningsstrukturen med konstant öppenareagrad utfördes experimenten med parametrarna av axiell rörpassagelängd av 1,2 m, sektionslängd (höjd) hos små kammare av 10 mm och öppenareagrad av 5 %. Fyra små kamrar inkluderas i rör- passagelängden av 1,2 m. Ljuddämpningsstrukturen med ändrad öppenareagrad har 10 15 20 25 30 525 807 24 samma förlängd och samma höjd och antal små kammare som ovan. Experimenten utfördes med öppenareagrad hos den perforerade plattan i området, som vetter mot de små kamrarna inställda till 8 %, 8 %, 5 % och 3 % i ordning från den lilla kam- maren belägen på uppströmssidan av passagen.

F ig. 9 är ett diagram, som visar ljuddämpningsmängden som funktion av frekvensen hos ljudvågoma i ljuddämpningsstrukturer med en konstant öppenareagrad och med en öppenareagrad, som gradvis reduceras. Ljuddämpningsmängden är ett numeriskt värde erhållet genom att dra ifrån nedströmsljudvolymen från uppströmsvolyrnen hos passagen (enhet: dB) och den innebär att ju högre värdet är, desto högre är ljud- dämpningseffekten. Det kunde konfirmeras från flg. 9 att ljuddämpningsstrukturen med en öppenareagrad, som gradvis reducerats, har en stor ljuddämpningsmängd eller en hög ljuddämpningseffekt jämfört med den som har konstant öppenareagrad.

(Experiment 4) Jämförande experiment på ljuddämpningsmängden av ljud utfördes for samma ljud- dämpningsstruktur F som i den tredje utföringsformen och ljuddämpningsstrukturen Fl som ett modifierat exempel av denna, som visas i fig. 10. Parametrama för expe- rimenten var satta till en öppenareagrad hos den perforerade cylindern 62 av 5 %, höjd hos de små kamrama 64 i ljuddämpningsstrukturen F av 10 mm, axial förpas- sagelängd i strukturen F av 1,2 m, höjd hos de små kamrama 64a och små karnrama 64b i ljuddämpningsstrukturen F 1 av 10 mm och 5 mm, och en axialrörpassagelängd av 1,2 m i strukturen F 1. I bägge strukturerna inkluderas fyra små kammare i rör- längdspassagen av 1,2 m och ljuddämpningsstrukturen F 1 innefattar två små kam- mare 64a och två små kammare 64b. F ig. ll är ett diagram, som visar ljuddämp- ningsmängden som funktion av frekvensen hos ljudvågor. Det kunde konfirmeras av tabellen att ljuddämpningsstrukturen Fl med de små kamrama stegvis förändrade har den större ljuddämpningsmångden med ett brett ljudreducerande frekvensband när frekvensen av ljudvågoma överskrider 2500 Hz.

Claims (4)

10 15 525 807 25 Patentkrav

1. Ljuddämpande struktur, som innefattar en rörpassage, en forsta skiljeväggsdel, som sträcker sig i rörpassagens axialriktning, och en andra skiljeväggsdel, som axiellt uppdelar den inre delen hos rörpassagen, som uppdelas av den forsta skilje- väggsdelen, i ett flertal små kammare, varvid porer är helt eller delvis formade i delen, som vetter mot passagesidan för den första skiljeväggsdelen.

2. Ljuddämpningsstruktur enligt krav 1, i vilken relationen b när den högsta frekvensen hos ljud som skall dämpas är f, ljudhastigheten hos ett medium är c, och avståndet mellan skilj eväggsplattor är b.

3. Ljuddämpningsstruktur enligt krav 1 eller 2, i vilken öppenareagraden hos den perforerade plattan är inställd till 1-10 %.

4. Ljuddämpningsstruktur enligt något av kraven 1-3, i vilken öppenareagraden hos den perforerade plattan minskas från uppströmsriktningen hos passagen mot ned- strömsriktningen.