ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА Российский патент 1995 года по МПК F01N1/00 F01N1/08 

Изобретение относится к энергетического машиностроения и может быть использован для снижения шума в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов.

Известен глушитель шума, содержащий внутреннюю перфорированную трубу и герметичный кожух, между которыми размещается звукопоглощающий материал. Внутренняя перфорированная труба служит для удержания звукопоглощающего материала и защиты его от выдува в процессе эксплуатации [1]
Недостатком данного устройства является сложность конструктивного исполнения, наличие большого количества элементов, что ограничивает его применение. Эффективность такого глушителя шума снижается, а образующийся объем между перфорированной трубой и кожухом используется в качестве резонансного поглотителя шума.

Известен глушитель шума резонансного типа, например, резонатор Гельмгольца, содержащий трубопровод с подводящим и отводящим патрубками, корпус с резонансным объемом, канал (горло), соединяющий резонансный объем с трубопроводом. При возбуждении в резонаторе собственных колебаний звуковая энергия проходящей волны затрачивается на преодоление инерционности масс газа в полости. Резонансные глушители шума обеспечивают снижение шума на заданной (резонансной) частоте [2]
Недостатком данного устройства является дискретный характер снижения шума. Для расширения области поглощения шума целесообразно использовать не одиночный резонатор, а систему резонаторов. При этом каждый резонатор рассчитывают на свою собственную частоту. Такой путь расширения области поглощения шума значительно усложняет конструкцию глушителя шума, а зачастую из-за конструктивных ограничений не представляется возможным осуществить. Глушитель шума не обеспечивает звукоизоляцию от структурного шума.

Прототипом предлагаемого устройства является акустический глушитель шума рабочей среды в трубопроводах, имеющих пару оппозитных вертикальных стенок, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками и расположенные внутри трубопровода две торцовые панели, отстоящие одна от другой, с плоскими центральными перфорированными стенками, установленными с зазором на некотором расстоянии от прилежащих стенок трубопровода, и присоединенных к ним парой криволинейных концевых стенок, с образованием между этими стенками внутри панелей полостей резонансных камер и пространства между панелями, образующего воздушный канал, в форме сопла с конфузорной и диффузорной частями, горловина которого ограничена параллельными перфорированными центральными стенками панелей [3]
Недостатком данного устройства является низкий коэффициент поглощения шума конструктивных элементов, которые образуют глушитель шума. Устройство не обеспечивает эффективное снижение шума при смещении осей подводящего и отводящего патрубков. Устройство не обеспечивает поглощение шума в области низких частот. Повышение эффективности устройства достигается за счет многократного преломления и отражения звуковых волн. Поглощение шума достигается только за счет резонансных свойств камер. Энергия звуковых волн не рассеивается непосредственно в конструктивных элементах глушителя шума.

Технической задачей изобретения является расширение области поглощения шума и расширение области применения путем увеличения давления рабочей среды.

Указанная задача достигается тем, что в глушителе шума, содержащем подводящий и отводящий патрубки, резонансную камеру, включающую горло и корпус, образующий резонансный объем, в котором размещена панель, корпус выполнен упругим, при этом панель выполнена в виде упругого перфорированного кольца охватывающего горло, отверстия перфорации которого расположены в плоскости горла, а диаметр отверстий перфорации не превышает минимального размера горла. Глушитель шума снабжен кольцом, которое установлено на внешней стороне упругого корпуса и ограничивает перемещение корпуса в радиальном направлении горло образовано узлами крепления, которые выполнены совместно с корпусом и охватывают подводящий и отводящий патрубки с наружной и внутренней сторон.

Технический результат от использования изобретения заключается в расширении области поглощения шума путем выполнения корпуса упругим с возможностью перемещения относительно равновесного состояния. Часть энергии пульсирующего потока воспринимается и рассеивается упругим корпусом, что позволяет расширить область поглощения шума. Упругий корпус сохраняет также свои характеристики и при изменении давления рабочей среды, так как упругий корпус имеет возможность перемещаться относительно равновесного состояния. Причем резонансный объем изменяет свои параметры в зависимости от давления рабочей среды, а, следовательно, для глушителя шума расширяется область поглощаемых частот.

На фиг. 1 представлен общий вид глушителя шума; на фиг. 2 общий вид глушителя шума с горлом, которое образовано узлами крепления; на фиг. 3 общий вид глушителя шума с узлами крепления, которые выполнены совместно с корпусом; на фиг. 4 вариант исполнения глушителя шума с упругим корпусом с возможностью перемещения относительно равновесного состояния; на фиг. 5 сечение А-А на фиг. 4.

Устройство содержит подводящий 1 и отводящим 2 патрубки, резонансную камеру, включающую упругий корпус 3 и горло 4. Упругий корпус 3 образует резонансный объем 5, в котором размещено съемное перфорированное кольцо 6 с отверстиями 7. На внешней стороне упругого корпуса 3 установлено кольцо 8. Горло 4 содержит узлы крепления 9.

Устройство работает следующим образом.

Поток воздуха проходит по трубопроводу через подводящий 1 и отводящий 2 патрубки. При наличии пульсаций потока происходит возбуждение колебаний внутри резонансного объема 5. Такие колебания характеризуются собственными частотами, которые определяются параметрами резонансного объема 5 и горла 4. Совпадение собственных частот с частотами волн в основном потоке (волны имеют противоположные фазы колебаний) приводит к тому, что частотная характеристика снижения шума имеет вид острых пиков на собственных частотах.

Для настройки глушителя шума на требуемое снижение шума без изменения конструкции корпуса 3 в резонансном объеме 5 установлено кольцо 6. Выполнение кольца 6 съемным и упругим обеспечивает простоту сборки и разборки устройства. Регулировка эффективности глушителя шума осуществляется путем выбора количества и диаметра отверстий 7. В связи с тем, что кольцо 6 выполнено упругим, эффективность глушителя шума повышается за счет дополнительной диссипации энергии. Кроме того, кольцо 6 повышает работоспособность устройства при смещении горла 4, подводящего 1 и отводящего 2 патрубков. Смещение этих конструктивных элементов может быть обусловлено неточностью изготовления или эксплуатационными характеристиками устройства. Эффективность упругого кольца 6 особенно проявляется, когда горло 4 выполнено кольцевой формы (фиг. 1-3) и образовано подводящим 1 и отводящим 2 патрубками. Для таких вариантов исполнения глушителя шума существенно изменяется характер обтекания горла 4 и резонансного объема 5, и при отсутствии упругого кольца 6 глушитель шума практически может выступать в качестве источника аэродинамического шума. Для устранения этого существенного недостатка кольцо 6 непосредственно прилегает к горлу, а отверстия 7 выполнены в плоскости горла 4, причем, диаметр отверстий 7 не превышает минимального размера горла 4 (d<1). Поэтому установка упругого перфорированного кольца 6 в резонансном объеме 5 позволяет существенно расширить область поглощения шума.

Для расширения области применения устройства на внешней стороне упругого корпуса 3 может быть установлено кольцо 8. При увеличении давления рабочей среды кольцо 8 ограничивает перемещение корпуса 3 в радиальном направлении, но при этом сохраняется перемещение корпуса 3 в осевом направлении. Кроме того, кольцо 8 имеет буртики под углом α что обеспечивает фиксацию кольца 8 относительно корпуса 3 и самоуплотнение узлов крепления 9 при осевом перемещении корпуса 3.

Узлы крепления 9, выполненные совместно с упругим корпусом 3, охватывают подводящий 1 и отводящий 2 патрубки с наружной и внутренней сторон (фиг. 1, 3 и 4), образуют горло 4 и, таким образом, повышают герметичность трубопровода. В местах расположения узлов крепления 9 подводящий 1 и отводящий 2 патрубки могут быть выполнены, соответственно, в виде диффузора и конфузора, что уменьшает аэродинамическое сопротивление движущегося потока.

Глушитель шума с кольцевым горлом 4 (фиг. 1-3) за счет соединения "подводящий патрубок 1 упругий корпус 3 отводящий патрубок 2" исключает прохождение волн через устройство и тем самым обеспечивает снижение структурного шума.

Использование: в машиностроении, для снижения шума в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов. Сущность изобретения: устройство содержит подводящий и отводящий патрубки, резонансную камеру, имеющую горловину и корпус, образующий резонансный объем, в котором размещена панель, причем корпус и панель выполнены из упругого материала, причем панель в виде перфорированного кольца, охватывающего горловину, отверстия перфорации которого расположены в плоскости горловины, а диаметр отверстий перфорации не превышает минимальной ширины горловины. Глушитель шума может быть снабжен дополнительным кольцом, установленным на внешней стороне упругого корпуса с возможностью ограничения перемещения корпуса в радиальном направлении, а горловина снабжена узлами крепления, выполненными совместно с упругим корпусом и охватывающими подводящий и отводящий патрубки с наружной и внутренней сторон. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА, содержащий подводящий и отводящий патрубки, резонансную камеру, имеющую горловину и корпус, образующий резонансный объем, в котором размещена панель, отличающийся тем, что корпус и панель выполнены из упругого материала, причем панель в виде перфорированного кольца, охватывающего горловину, отверстия перфорации которого расположены в плоскости горловины, а диаметр отверстий перфорации не превышает минимальную ширину горловины. 2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным кольцом, установленным на внешней стороне упругого корпуса с возможностью ограничения перемещения корпуса в радиальном направлении. 3. Глушитель по п. 1, отличающийся тем, что горловина снабжена узлами крепления, выполненными совместно с упругим корпусом и охватывающими подводящий и отводящий патрубки с наружной и внутренней сторон.