ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПЕРФОРАТОРОВ Российский патент 2002 года по МПК E21B6/00 B25D17/12 

Изобретение относится к машинам ударного действия для разрушения горных пород и бурения шпуров в горных породах в горнорудной и строительной промышленности.

Известен глушитель шума, состоящий из корпуса с металлокерамическими кольцевыми диафрагмами, размещенными одна в другой, при этом наружная поверхность внутренней диафрагмы и внутренняя поверхность внешней диафрагмы выполнены коническими, а наружная поверхность внешней диафрагмы и внутренняя поверхность внутренней диафрагмы выполнены цилиндрическими (1). Эффективная работа такого глушителя шума в течение длительного времени возможна только при тщательной очистке сжатого воздуха, поступающего в пневматическую машину и выходящего через выхлопные каналы и патрубки. В случае установки такого глушителя на пневматические перфораторы, где через выхлопные отверстия цилиндра в глушитель попадают твердые частицы горных пород, пористые диафрагмы такой конструкции быстро засоряются, уменьшается их проницаемость, и перфоратор теряет мощность из-за возросшего недовыхлопа в рабочей области цилиндра. Частицы горных пород попадают внутрь перфоратора каждый раз после длительных перерывов в работе, например, после выходных дней. Из металлических трубопроводов вместе со сжатым воздухом поступают частички ржавчины, которые чаще всего не удерживаются имеющимися сетчатыми фильтрами из-за своего малого размера (менее 1 мм).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является глушитель шума, состоящий из корпуса с выхлопным окном и гасящими экранами и перегородками, образующими параллельные камеры. При этом корпус, экраны и перегородка выполнены из эластичного материала (2). Этими глушителями в настоящее время комплектуются все пневматические переносные перфораторы, выпускаемые в России. Неоднократные измерения показали, что применение этого вида глушителя позволяет уменьшить эквивалентный уровень звука со 125 до 117 дБА. Дальнейшие попытки уменьшения эквивалентного уровня звука путем увеличения объема корпуса глушителя, различным расположением экранов и перегородок эффекта не дали. Можно считать, что из этого технического решения уже получен максимальный эффект, и для дальнейшего снижения уровня шума пневматических перфораторов необходимы другие пути.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности глушения шума при высокой надежности работы глушителя. Глушитель шума пневматических перфораторов по заявляемому изобретению состоит из корпуса с одной или несколькими перегородками и гасящими экранами, выполненными из эластичного материала, выхлопного окна и диафрагмы, выполненной из пористого материала. Отличительным признаком является то, что к выхлопному окну присоединена заключенная в кожух диафрагма, которая выполнена в форме пустотелого конуса из пористого материала, при этом внутренняя поверхность диафрагмы выполнена конусной, а ее площадь соотносится с площадью выхлопного окна как (8. . . 12)/К_п, где К_п - коэффициент проницаемости материала диафрагмы, а в вершине конуса диафрагмы расположено сквозное отверстие, площадь поперечного сечения которого составляет 0,01...0,06% от площади поперечного сечения цилиндра перфоратора.

Такое исполнение глушителя шума позволяет уменьшить эквивалентный уровень звука в сравнении с прототипом (2) реально на 4...6 дБА, а в сравнении с прототипом (1) увеличить надежность и срок службы диафрагмы до ее засорения в несколько раз, поскольку твердые частицы, вылетающие из выхлопного окна, летят напрямую к вершине внутреннего конуса и выбрасываются через отверстие в ней, не засоряя поры материала диафрагмы.

При изучении других технических решений в данной области технические признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен глушитель шума пневматического перфоратора в разрезе.

Глушитель шума крепится на цилиндре пневматического перфоратора 1 против выхлопной щели 2. Собственно глушитель шума состоит из корпуса 3, внутри которого расположены гасящие экраны 4 и перегородка 5, делящая объем корпуса 3 на две равные части. Корпус 3 имеет выхлопное окно 6, по контуру которого закреплен кожух 7 с диафрагмой 8 в виде пустотелого конуса. В вершине конуса диафрагмы 8 расположено сквозное отверстие 9.

Глушитель шума пневматических перфораторов работает следующим образом. В процессе работы пневматический перфоратор дважды за каждый цикл производит выхлоп сжатого воздуха из камер - рабочий и холостой. Сжатый воздух из камер цилиндра перфоратора 1 через выхлопную щель 2 поступает внутрь корпуса 3. Оптимальный с точки зрения глушения шума объем корпуса 3 составляет 1...1,5 объема рабочей камеры пневматического перфоратора.

Гасящие экраны 4 и перегородка 5 дробят струю сжатого воздуха, выходящую из выхлопной щели 2, создают внутри корпуса 3 вихревые потоки, перемешивающие массу воздуха и сглаживающие передний фронт струи с высоким скоростным напором. Этот передний фронт создает существенную часть звукового давления в высокооктавных составляющих спектра частот. Перемешивание воздуха в корпусе 3 гасящими экранами 4 и перегородкой 5 растягивают время выхлопа и снижают скорость истечения воздуха через выхлопное окно 6, делая поток воздуха менее импульсным. Это обеспечивает снижение эквивалентного уровня звука на 4...6 дБА.

Выровненный поток воздуха из выхлопного окна 6 поступает во внутреннюю полость корпусной диафрагмы 8, изготовленной из пористого материала с высокой степенью проницаемости. В качестве материала диафрагмы может быть использована металлокерамика, гранулированный полиэтилен или другой полимер, прессованная проволочная "путанка" (металлорезина) и пр. Воздух выхлопа через поры диафрагмы истекает в пространство, ограниченное кожухом 7. При прохождении воздуха выхлопа через диафрагму 8 еще более растягивается импульс выхлопа, увеличивается площадь истечения воздуха при одновременном снижении скорости течения воздуха, что позволяет снизить неравномерность течения потока и уменьшить излучение звука потока.

В процессе эксплуатации пневматических перфораторов при их подсоединении к воздушной магистрали, а также после длительных перерывов в работе, например, после выходных дней, в перфоратор поступает загрязненный пылью и ржавчиной сжатый воздух. Размеры твердых частиц пыли и ржавчины достаточно малы и не задерживаются сетчатыми фильтрами на входе в перфоратор (если таковые имеются). Попадая внутрь перфоратора, эти частицы выбрасываются затем сжатым воздухом через выхлопную щель 2 в глушитель. Вместе со сжатым воздухом твердые частицы попадают во внутреннюю полость диафрагмы 8 и устремляются к вершине конуса, откуда через отверстие 9 в вершине выбрасываются наружу.

Кожух 7 прижимает диафрагму 8 к выхлопному окну 6 и защищает диафрагму 8 от внешних механических воздействий. Кроме того, кожух 7 делает выхлоп направленным, что необходимо по правилам безопасности.

Применение предлагаемого технического решения позволяет снизить эквивалентный уровень звука, как показали эксперименты, на 4...5 дБА в сравнении с прототипом (1).

Применение в глушителях шума пневматических перфораторов диафрагм со сквозными порами дает хороший эффект глушения шума, однако здесь следует иметь в виду то обстоятельство, что такое устройство растягивает время единичного выхлопа. При работе перфоратора промежуток времени между единичными выхлопами составляет порядка 0,003...0,007 с. Растягивание времени единичного выхлопа на величину большую, чем это значение, приводит к недовыхлопу из рабочей камеры перфоратора и, как следствие, к уменьшению энергии единичного удара и ударной мощности. Бороться с этим можно лишь увеличивая площадь диафрагмы. Эксперименты показали, что для сохранения энергетических параметров пневматического перфоратора внутренняя поверхность диафрагмы 8, через которую происходит продувка воздуха выхлопа, должна быть более 12/К_п - кратной площади выхлопного окна. Здесь К_п - коэффициент проницаемости материала диафрагмы. Так, например, для диафрагмы 8 из гранулированного полиэтилена толщиной 7 мм К_п равна 0,6...0,65. В этом случае площадь внутренней поверхности диафрагмы 8 будет почти в 20 раз больше площади выхлопного окна 6.

В то же время дальнейшее увеличение площади диафрагмы, например, вдвое против указанной минимальной величины существенно увеличивает габариты глушителя шума, что вызывает затруднения в эксплуатации перфоратора и увеличивает вероятность поломки диафрагмы. Вместе с тем увеличение размеров диафрагмы 8 не улучшает эффективность глушения звука при большой частоте единичных выхлопов.

Расположение в вершине конуса диафрагмы 8 отверстия 9 позволяет выбрасывать твердые частицы пыли и ржавчины, поступающие со сжатым воздухом в перфоратор. Отсутствие этого отверстия позволяет частицам пыли и ржавчины засорять поры диафрагмы, что приводит к дополнительному сопротивлению выхлопу и ухудшению энергетических параметров перфоратора. Экспериментально установлено, что отсутствие отверстия 9 в вершине конуса диафрагмы 8 приводит к засорению диафрагмы 8 в течение 1...1,5 смен. Отверстие 9 в тех же условиях обеспечивает бесперебойную работу глушителя шума в течение 12...15 смен. Кожух 7 защищает диафрагму 8 от внешнего механического воздействия в процессе эксплуатации перфоратора.

Размер отверстия 9 в вершине конуса диафрагмы 8 должен быть минимальным, поскольку через это отверстие происходит прямое излучение шума выхлопа без его ослабления при прохождении воздуха через поры диафрагмы 8. Экспериментально установлено, что площадь поперечного сечения отверстия 9 должна составлять 0,01...0,06% от площади поперечного сечения цилиндра перфоратора.

Для существующих типов переносных пневматических перфораторов это соответствует диаметру 1,0...2,0 мм. Попытки увеличить вдвое это значение привели к увеличению почти на 1 дБА эквивалентного уровня звука, излучаемого выхлопом перфоратора. Отверстие менее 1,0 мм быстро забивается твердыми частицами пыли и ржавчины, что приводит к дальнейшему загрязнению внутренней поверхности диафрагмы.

Применение предлагаемых технических решений позволяет уменьшить на 4...6 дБА эквивалентный уровень звука пневматических перфораторов типа ПП60 и ПП80 в сравнении с глушителями по прототипу (1).

В сравнении с прототипом (2) применение предлагаемого изобретения увеличивает в 10. ..15 раз срок реальной службы диафрагмы в реальных условиях подземных работ.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 825311 кл. В 25 D 17/12.

2. Авторское свидетельство N 618543 кл. В 25 D 17/12.

Изобретение относится к машинам ударного действия для разрушения горных пород и бурения шпуров в горных породах в горнорудной и строительной промышленности. Глушитель состоит из корпуса с перегородками и гасящими экранами, выполненными из эластичного материала, выхлопного окна и диафрагмы в форме пустотелого конуса, выполненного из пористого материала. Диафрагма заключена в кожух и присоединена к выхлопному окну, при этом внутренняя поверхность диафрагмы выполнена конусной и ее площадь соотносится с площадью выхлопного окна как (8. . .20)/К_п, где К_п - коэффициент проницаемости материала диафрагмы. Изобретение обеспечивает повышение надежности в работе глушителя при сохранении его высокой эффективности глушения шума. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Глушитель шума пневматических перфораторов, включающий корпус с выхлопным окном, перегородками и гасящими экранами, выполненными из эластичного материала, отличающийся тем, что к выхлопному окну присоединена заключенная в кожух диафрагма, которая выполнена в форме пустотелого конуса из пористого материала, при этом внутренняя поверхность диафрагмы выполнена конусной и ее площадь соотносится с площадью выхлопного окна как (8 . . . 20)/К_п, где К_п - коэффициент проницаемости материала диафрагмы. 2. Глушитель шума по п. 1, отличающийся тем, что в вершине конуса диафрагмы расположено сквозное отверстие, площадь поперечного сечения которого составляет 0,01 . . . 0,06% от площади поперечного сечения цилиндра перфоратора.