RU2638256C2

RU2638256C2 - Tubular noise silencer

Info

Publication number: RU2638256C2
Application number: RU2016111655A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-12-12
Also published as: RU2016111655A

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: silencer comprises a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet branch pipes, a sound absorber placed between the cylindrical body and a perforated element and an acoustically transparent material interposed between the perforated element and the sound absorber. The sound absorber is made in the form of sound-absorbing element of annular type, which walls are made in the form of the rigid and the perforated walls, between which there are two layers: the sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall and the sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall. The layer of sound-reflecting material is made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons allowing to reflect the sound waves incident in all directions, or the sound absorber is made in the form of a sound-absorbing element of an annular type, which walls are made in the form of rigid and perforated walls, between which the layers of sound-reflecting and sound-absorbing materials of different density are arranged in two layers. The layers of sound-reflecting material are made of complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons allowing to reflect sound waves incident in all directions, and which are located, respectively, at rigid and perforated walls, and the layers of the sound-absorbing material are made of a heat-insulating material capable to maintain the preset microclimate in the room, the sound-absorbing material used is a sheet-noise protective material which is made on the basis of a magnesia binder with a reinforcing glass cloth or a fiberglass mat, or a polyester, or a porous sound-absorbing ceramic material of a bulk density of 500÷1000 kg/m³ and consisting of 100 wt. parts of perlite with a grain diameter of 0.1÷8.0 mm, 80÷250 parts by wt. parts of one of sintering materials selected from group including slag, quartz, varnish, stones or clay as a base material, 5÷30 wt. parts of inorganic binder parts. After sintering, the mixture of perlite particles form communicating holes between their contacting surfaces, so that the internal pores communicate with each other.

EFFECT: improved efficiency of noise suppression.

4 dwg

Description

Изобретение относится к технике глушения шума.The invention relates to a technique for damping noise.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является глушитель шума по патенту РФ №2306430. F01N 1/00, содержащий цилиндрический корпус, впускной и выпускной патрубки и звукопоглотитель (прототип).The closest technical solution to the technical nature is a silencer according to the patent of the Russian Federation No. 2306430. F01N 1/00, comprising a cylindrical body, an inlet and outlet pipe and a sound absorber (prototype).

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения.Its disadvantage is the relatively low efficiency of sound attenuation.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation.

Это достигается тем, что в трубчатом глушителе шума, содержащем цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглотитель, расположенный между цилиндрическим корпусом и перфорированным элементом, и акустически прозрачный материал, расположенный между перфорированным элементом и звукопоглотителем, отношение длины глушителя L к диаметру D цилиндрического корпуса лежит в оптимальном интервале величин: L/ D=0,6…3,1; а отношение разности внешнего D и внутреннего d диаметров к длине глушителя L лежит в оптимальном интервале величин: (D-d)/L=0,19…0,63; а отношение длины глушителя L к внутреннему d диаметру патрубков лежит в оптимальном интервале величин: L/d=0,96…7,84; а отношение длин впускного и выпускного патрубков b к длине глушителя L лежит в оптимальном интервале величин: b/L=0,051…0,104, а звукопоглотитель выполнен из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».This is achieved by the fact that in a tubular silencer comprising a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet pipes, a sound absorber located between the cylindrical body and the perforated element, and an acoustically transparent material located between the perforated element and the sound absorber, the ratio of the length of the silencer L to the diameter D of the cylindrical body lies in the optimal range of values: L / D = 0.6 ... 3.1; and the ratio of the difference between the outer D and inner d diameters to the length of the muffler L lies in the optimal range of values: (D-d) / L = 0.19 ... 0.63; and the ratio of the length of the muffler L to the inner d diameter of the nozzles lies in the optimal range of values: L / d = 0.96 ... 7.84; and the ratio of the lengths of the inlet and outlet pipes b to the length of the muffler L lies in the optimal range of values: b / L = 0.051 ... 0.104, and the sound absorber is made of rockwool type mineral wool or URSA type mineral wool or basalt type P-75 cotton wool, or glass wool with glass fiber lining, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene, and the sound-absorbing element over its entire surface is lined with acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden" .

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - профильная проекция, на фиг. 3,4 - варианты выполнения звукопоглотителя 2, выполненного в виде звукопоглощающего элемента кольцевого типа.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed silencer, FIG. 2 is a profile projection, in FIG. 3.4 - embodiments of the sound absorber 2, made in the form of a sound-absorbing element of the ring type.

Трубчатый глушитель шума содержит цилиндрический корпус 3, жестко соединенный с торцевым впускным 4 и выпускным 5 патрубками, звукопоглотитель 2, расположенный между цилиндрическим корпусом 3 и перфорированным элементом 1, и акустически прозрачный материал 6, расположенный между перфорированным элементом 1 и звукопоглотителем 2. Для эффективной работы глушителя необходимо выполнение следующих условий. Отношение длины глушителя L к диаметру D цилиндрического корпуса 3 лежит в оптимальном интервале величин: L/ D=0,6…3,1; а отношение разности внешнего D и внутреннего d диаметров к длине глушителя L лежит в оптимальном интервале величин: (D-d)/L=0,19…0,63; а отношение длины глушителя L к внутреннему d диаметру патрубков 4 и 5 лежит в оптимальном интервале величин: L/d=0,96…7,84; а отношение длин впускного 4 и выпускного 5 патрубков b к длине глушителя L лежит в оптимальном интервале величин: b/L=0,051…0,104. Корпус 3 и патрубки 4 и 5 выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/ (2,5…3,5).The tubular silencer comprises a cylindrical body 3 rigidly connected to the end inlet 4 and exhaust 5 nozzles, a sound absorber 2 located between the cylindrical body 3 and the perforated element 1, and an acoustically transparent material 6 located between the perforated element 1 and the sound absorber 2. For effective operation silencer, the following conditions must be met. The ratio of the length of the muffler L to the diameter D of the cylindrical body 3 lies in the optimal range of values: L / D = 0.6 ... 3.1; and the ratio of the difference between the outer D and inner d diameters to the length of the muffler L lies in the optimal range of values: (D-d) / L = 0.19 ... 0.63; and the ratio of the length of the muffler L to the inner d diameter of the pipes 4 and 5 lies in the optimal range of values: L / d = 0.96 ... 7.84; and the ratio of the lengths of the inlet 4 and exhaust 5 pipes b to the length of the muffler L lies in the optimal range of values: b / L = 0.051 ... 0.104. The casing 3 and the nozzles 4 and 5 are made of structural materials, with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type material applied on their surface from one or two sides, and the ratio between the thicknesses of the material and vibration-damping coating lies in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 3.5).

Звукопоглотитель 2 выполнен из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».Sound absorber 2 is made of rockwool basalt mineral wool or URSA mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene, the sound absorbing element throughout it is lined with an acoustically transparent material, for example, fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

Звукопоглотитель 2 выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45%. Звукопоглотитель выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм.Sound absorber 2 is made of a rigid porous sound-absorbing material, for example, foam aluminum or cermets, or metal foam, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30 ... 45%. The sound absorber is made in the form of crumbs from solid vibration-damping materials, for example, elastomer, polyurethane, or plastic compound of the type “Agat”, “Anti-vibration”, “Shvim”, and the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm.

Трубчатый глушитель шума работает следующим образом.Tubular silencer operates as follows.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость глушителя и взаимодействуют со звукопоглотителем 2. Конструкция глушителя шума проста в изготовлении и обслуживании. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя 2. Коэффициент перфорации перфорированного элемента 1 принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрен акустически прозрачный материал 6, например стеклоткань типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем 2 и перфорированным элементом 1.Sound waves, together with a turbulent stream of compressed air, enter the silencer cavity and interact with sound absorber 2. The design of the noise silencer is simple to manufacture and maintain. The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are the Helmholtz resonator model, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck oscillating with the frequency of excitation on the neck wall, which has the form of a branched the pore network of the sound absorber 2. The perforation coefficient of the perforated element 1 is taken to be equal to or more than 0.25. To prevent the eruption of the soft sound absorber, an acoustically transparent material 6 is provided, for example, fiberglass type EZ-100, located between the sound absorber 2 and the perforated element 1.

Возможен вариант, когда звукопоглотитель 2 выполнен в виде звукопоглощающего элемент кольцевого типа (фиг. 3) и в осевом сечении выполнен в виде кольца, стенки которого выполнены в виде жесткой 5 и перфорированной 8 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 6, прилегающий к жесткой стенке 5, и звукопоглощающий слой 7, прилегающий к перфорированной стенке 8. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 7 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».It is possible that the sound absorber 2 is made in the form of a sound-absorbing element of the ring type (Fig. 3) and in axial section is made in the form of a ring, the walls of which are made in the form of a rigid 5 and perforated 8 walls, between which two layers are located: the sound-reflecting layer 6, adjacent to the rigid wall 5, and a sound-absorbing layer 7 adjacent to the perforated wall 8. The layer of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, which allow reflecting sound waves in all directions, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or diamond shape, in the case of non-circular holes, the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon should be considered as the conditional diameter. As sound-absorbing material of layer 7, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75-type basalt wool or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene can be used. The surface of the fibrous absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T) or coated with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

Перфорированная стенка 8 может быть выполнена из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», или неткаными материалами, например «лутрасилом».The perforated wall 8 can be made of solid, decorative vibration damping materials, for example, agate, antivibrate, and shvim plastic compounds, the inner surface of the perforated surface facing the sound-absorbing structure, lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ- 100 or with a “see-through” polymer, or with nonwoven materials, for example, “lutrasil”.

Звукопоглощающий элемент кольцевого типа (фиг. 3) работает следующим образом.The sound-absorbing element of the ring type (Fig. 3) works as follows.

Жесткая стенка 7 базируется в цилиндрическом корпусе 3. Звуковая энергия, пройдя через перфорированную стенку 10, попадает на слой 9 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 8 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца".The rigid wall 7 is based in a cylindrical housing 3. Sound energy, passing through the perforated wall 10, enters the layer 9 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then on the layer 8 of the sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, again directing them to sound-absorbing material for secondary absorption and dissipation of sound energy. In fibrous absorbers, the dissipation of the energy of air vibrations and its transformation into heat occurs at several physical levels. Firstly, due to the viscosity of the air, and there is a lot of it in the interfiber space, the oscillation of air particles inside the absorber leads to friction. The transition of sound energy into heat (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are a model of Helmholtz resonators.

На фиг. 4 представлен вариант выполнения звукопоглощающего элемента кольцевого типа (осевое сечение).In FIG. 4 shows an embodiment of a sound-absorbing ring-type element (axial section).

Звукопоглощающий элемент кольцевого типа (осевое сечение) выполнен в виде жесткой 11 и перфорированной 16 стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего 12 и 15 материала, а также звукопоглощающего 13 и 14 материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 11 и перфорированной 16 стенок, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. Слои звукопоглощающего материала выполнены из теплоизоляционного материала, способного поддерживать заданный микроклимат в помещении, в качестве звукопоглощающего материала использован листовой шумозащитный материал, который выполнен на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом, или полиэстер, или пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³, и состоящий из 100 мас. частей перлита с диаметром зерна 0,1÷8,0 мм, 80÷250 мас. частей одного из спекающих материалов, выбранных из группы, включающей зольную пыль, шлак, кварц, лаву, камни или глину в качестве основного материала, 5÷30 мас. частей неорганического связующего, причем после спекания смеси частицы перлита образуют сообщающиеся отверстия между своими контактирующими поверхностями так, что внутренние поры являются сообщающимися между собой.The sound-absorbing element of the ring type (axial section) is made in the form of a rigid 11 and perforated 16 walls, between which are layers of sound-reflecting 12 and 15 materials, as well as sound-absorbing 13 and 14 materials of different densities, arranged in two layers, and the layers of sound-reflecting material are made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and which are located respectively at the rigid 11 and perforated 16 walls, the perforated wall has the following perforation parameters: the diameter of the holes is 3 ÷ 7 mm, the percentage of perforation is 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes as the conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon. The layers of sound-absorbing material are made of heat-insulating material that can maintain a given microclimate in the room, as a sound-absorbing material, sheet sound-proof material is used, which is made on the basis of a magnesian binder with reinforcing fiberglass or fiberglass, or polyester, or a porous sound-absorbing ceramic material having a bulk density of 500 ÷ 1000 kg / m ³ and consisting of 100 wt. parts of perlite with a grain diameter of 0.1 ÷ 8.0 mm, 80 ÷ 250 wt. parts of one of the sintering materials selected from the group including fly ash, slag, quartz, lava, stones or clay as the main material, 5 ÷ 30 wt. parts of the inorganic binder, and after sintering the mixture, the perlite particles form interconnected holes between their contacting surfaces so that the inner pores are interconnected.

Claims

Трубчатый глушитель шума, содержащий цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглотитель, расположенный между цилиндрическим корпусом и перфорированным элементом, и акустически прозрачный материал, расположенный между перфорированным элементом и звукопоглотителем, отличающийся тем, что звукопоглотитель выполнен в виде звукопоглощающего элемента кольцевого типа, стенки которого выполнены в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, при этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, или звукопоглотитель выполнен в виде звукопоглощающего элемента кольцевого типа, стенки которого выполнены в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего, а также звукопоглощающего материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой и перфорированной стенок, а слои звукопоглощающего материала выполнены из теплоизоляционного материала, способного поддерживать заданный микроклимат в помещении, в качестве звукопоглощающего материала использован листовой шумозащитный материал, который выполнен на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом, или полиэстер, или пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³, и состоящий из 100 мас. частей перлита с диаметром зерна 0,1÷8,0 мм, 80÷250 мас. частей одного из спекающих материалов, выбранных из группы, включающей зольную пыль, шлак, кварц, лаву, камни или глину в качестве основного материала, 5÷30 мас. частей неорганического связующего, причем после спекания смеси частицы перлита образуют сообщающиеся отверстия между своими контактирующими поверхностями так, что внутренние поры являются сообщающимися между собой.A tubular silencer comprising a cylindrical body rigidly connected to an end inlet and outlet, a sound absorber located between the cylindrical body and the perforated element, and an acoustically transparent material located between the perforated element and the sound absorber, characterized in that the sound absorber is made in the form of a sound-absorbing ring element type, the walls of which are made in the form of rigid and perforated walls, between which two layers are located: sound-reflecting a layer adjacent to the rigid wall and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall, while the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting sound waves incident in all directions, or the sound absorber is made in the form of a sound-absorbing element of the ring type , the walls of which are made in the form of rigid and perforated walls, between which are located layers of sound-reflecting and sound-absorbing materials once density, arranged in two layers, the layers of sound-reflecting material made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, which allow reflecting the sound waves incident in all directions, and which are located respectively on the rigid and perforated walls, and the layers of sound-absorbing material are made of heat-insulating material able to maintain a given microclimate in the room, sheet soundproofing material is used as a sound-absorbing material, a cat ing is made on the basis of magnesia binder with reinforcing glass fleece or glass fabric, or polyester, or a porous sound-absorbing ceramic material having a bulk density of 500 ÷ 1000 kg / m ³ and consists of 100 wt. parts of perlite with a grain diameter of 0.1 ÷ 8.0 mm, 80 ÷ 250 wt. parts of one of the sintering materials selected from the group including fly ash, slag, quartz, lava, stones or clay as the main material, 5 ÷ 30 wt. parts of the inorganic binder, and after sintering the mixture, the perlite particles form interconnected holes between their contacting surfaces so that the inner pores are interconnected.