Регулируемый акустический поглотитель Советский патент 1982 года по МПК G10K11/00 

t

Изобретение относится к аккусти- ческим устройствам, предназначенным для борьбы с промьниленными шумами.

Акустические поглотители наштш широкое применение для поглседения колебаний в камерах сгорания и оолабления шума в трактах различных энергетических установок. Известные поглотители представляют собой перфорированные экраны, устанавливаемые с некоторым зазором относительно жесткой стенки для образования резонансных поглощающих звук полостей П.

Недостатком акустических поглотителей является резкое снижение эффективности их применения вне расчетного диапазона рабочих параметров и невозможность перестроения их частот ных характеристик при изменении (или отклонении) режимных параметров системы.

Заранее определить оптимальные размеры и, в частности, объем резо. нансной полости поглотителя.в ряде

практических случаев не представляется возможным (из-за отсутствия законченных инженерных методик расчета, учитывающих в полной мере натурные условия работы - наличие среднего потока, фактические значения параметров среды «резонансной полости, нелинейные эффекты, угол падения звуковой волны на рабочую поверхность поглотителя и т.д.). Это приводит к тому, что окончательные (хотя порой и не оптимальные) размеры поглотителей определяются экспериментально путем изготовления большого числа поглотителей с выбором наиболее подходящего варианта, что сопряжено с большими

.затоатами средств и времени.

Известен также регулируемый акустический поглотитель, в которомоТдельные резонаторы состоят из цилиндрических объемов, выполненных с возможностью регулировки. С этой целью в каждом из цилиндрических объемов, изолированных друг от друга, имеются 3 эз снабженные резьбой винты-поршни с пло плоской рабочей поверхностью. Регулирование объемов осуществляется путем вворачивания или выворачивания винтов При этом возможно в некоторых пределах изменять резонансные частоты отдельных резонаторов 2. Недостатком известного устройства является трудность достижения оптимальной частотной характеристики поглощения, связанная с большим числом возможных комбинаций объемов резонанс ных полостей. Причем, указанная регул лировка должна проводится вручную перед проведением каждого испытания. В устройстве не полностью используется весь объем, занимаемый поглотителем, что приводит к снижению поглощаемой энергии шума. Указанные недостатки не позволяют добиться максимального звукопоглощения в широком диапазоне частот, колебаний давления в трубопроводе, на который установлен поглотитель. Цель изобретения - достижение мак симального звукопоглощения в широком Диапазоне частот колебаний давления путем оперативного и плавного измене ния частотных характеристик поглотителя. Указанная цель достигается) тем, что в регулируемом акустическом погл тителе, содержащем цилиндрический перфорированный экран, поршни и корпус: противоположные поршни выполненны одинаковыми и размещены внутри, корпуса диаметрально относительно цилиндрического перфорированного экрана с возможностью контактирования их рабочих поверхностей с внешней поверхностью цилиндрического перфорированного экрана и между собой. На чертеже представлена схема устройства предлагаемого регулируемого акустического поглотителя с перестраиваемой частотной характерис тикой. Устройство состоит из перфорированного экрана 1, корпуса 2, малых поршней 3, больших поршней 4, штоков 5 плоских граней 6 (малых поршней 3) плоских поверхностей боковых участков 7 (больших поршней k}. Буквой R обозначен радиус кривизны внеш ней поверхности перфорированного, экрана 1 с отверстиями. Диметрально расположенные большие поршни 4 и диаметрально расположенные малые пор ни 3 выполнены попарно одинаковыми и сопряжены с внешней повехностью перфорированного экрана 1 и между собой. Ось регулируемого акустического поглотителя { направленная перпендикуляр-, но плоскости чертежа совпадает с осью трубопровода, на который устанавливается поглотитель. На чертеже большие k и малые 3 поршни показаны в исходном-положении, соответствующем нулевому значению объема резонансных полостей V Q поглотителя. При этом плоские грани 6 малых поршней 3 оказываются полностью перекрыты плоскими поверхностями боковых участков 7 больших поршней 4. Второе предельное положение этих поршней, соответствующее максимальному объему резонансных полостей V Vn/j(j)j;поглотителя и, следовательно, соответствующее минимальномузначению резонансной частоты поглотителя показано пунктиром. В этом предельном положении перекрытие плоских граней 6 малых поршней 3 плоскими поверхностями боковых участков 7 больших поршней k оказывв ется минимальным. Резонансные полости регулируемого акустического поглотителя объединены в одну общую полость с обър-мом V, расположенную между наружной поверхностью перфорированного экрана 1, рабочими цилиндрическими поверх остями больших 4 и малых 3 поршней, обращенными в сторону оси поглотителя и частично плоскими поверхностями боковых участков 7 больших поршней k и внутренними кольцевыми торцами поверхностями корпуса 1, перпендикулярными оси поглотителя. Рабочие цилиндрические поверхности больших Д и малых 3 поршней имеют радиус кривизны, равный радиусу кри-. визны R наружной поверхности перфорированного экрана 1. При этом общая длина рабочих цилиндрических поверхностей больших и малых 3 поршней в сечении, перпендикулярном оси поглотителя, равна периметру внешней поверхности перфорированного экрана 1. Вместо перфорированного экрана 1 с отверстиями в регулируемом акустическом поглотителе может быть установлен цилиндр из пористого звукопоглощающего материала или материала с сотовым разделителем, применяемым в авиационной акустике. Синхронное возвратно-поступат.ельное радиальное перемещение больших k и малых 3 поршней может осуществ

лятьсл через прикрепленные к поршням штоки 5 от гидравлического, механического или электромеханического привода .

Устройство работает следующим образом.

При перемещении поршней 3 и t в cTcJpoHy корпуса поглотителя 2 проис-. ходит увеличение объема V резонансной полости поглотителя, при движении to же в сторону перфорированного экрана 1-уменьшение объема V резонансной по лости. В соответствии с изменением объема резонансной полости происходит изменение резонансной частоты поглотителя: -- д) -A,fllDlI; .а |1взф- где СК - скорость звука газа в резо нансной полости; г эф площадь и эффективная длина отверстия в перфорированном экране; tt - число отверстий в экране; JT 3,1. Для cни)keния потребной мощности привода при радиальном перемещении больших и малых 3 поршней статические давления по обе стороны поршней желательно выpaвнивatь (например с помощью сквозных сверлений в поршнях или за счет зазоров между торцовыми внутренними поверхностями корпу са 2 и поршнями 3 и }. Применение предлагаемого регулиру мого поглотителя позволит производит настройку поглотителя в натурных условиях на частоту наблюдаемых в системе колебаний путем непрерывного плавного дистанционного изменения объема его резонансной полости И:тем самым обеспечит:эффективность его применения в широком диапазоне частот колебаний. Использование предлагаемого поглотителя, позволяет в значитальной степени автоматизировать процесс оптимизации параметров акустических поглотителей по конечному эффекту их применения (исчезновению автоколебаний или снижению шума в системе). Это позволит сократить стоимость и сроки доводки различных энергетических установок.

В отдельных случаях, например, для подавления тональных колебаний в тректах компрессоров и турбин, частота которых определяется числом оборотов на том или ином режиме их работы, предлагаемый регулируемый акустический поглотитель может использоваться как поглотитель с- плавно перестраиваемой частотной характеристикою изобретения Регулируемый акустический поглотитель , содержащий цилиндрический перфорированный экран, поршни и корпус, отличающий с я тем, что, с целью достижения максимального звукопоглощения в широком диапазоне частот колебаний давления, противоположные поршни выполнены одинаковыми и разнеи(ены внутри корпуса диаметрально относительно цилиндрического перфорированного экрана с возможностью кантакти|Х)вания их рабочих поверхностей с внешней поверхностью цилиндрического перфорированного экрана и между собой. Исто«4 тки информации, принятые Ю внимание .при экспертизе 1. Неустойчивость горения в ЖРД. Под ред. Д. Т. Харрье и Ф. Г. Рирдона. М., Мир, 1975, с. 599-600. 2i Патент, ПНР № , кл. k2cf , .7 (прототип)..