RU2599669C1

RU2599669C1 - Tubular rectangular silencer

Info

Publication number: RU2599669C1
Application number: RU2015136123/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: silencer is intended for silencing car or engine exhausts. Silencer comprises a housing of rectangular section, rigidly connected with end inlet and outlet pipes, sound absorber located between housing and perforated element, and an acoustically transparent material, placed between perforated element and sound absorber, and sound absorber is made of mineral wool on basalt base of “Rockwool” type, or “URSA” mineral wool, basalt wool P-75, or glass wool with glass felt.

EFFECT: higher efficiency of noise suppression.

1 cl, 3 dwg

Description

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

Наиболее близким решением по технической сущности является глушитель шума по Патенту РФ №2306431, F01N 1/00, содержащий цилиндрический корпус, впускной и выпускной патрубки и звукопоглотитель (прототип).The closest solution in technical essence is a silencer according to RF Patent No. 2306431, F01N 1/00, containing a cylindrical body, inlet and outlet pipes 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 прямоугольном глушителе шума, содержащим корпус прямоугольного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, звукопоглотитель, расположенный между корпусом и перфорированным элементом, и акустически прозрачный материал, расположенный между перфорированным элементом и звукопоглотителем, отношение длин сторон прямоугольного внешнего сечения корпуса глушителя B/H лежит в оптимальном интервале величин: B/H=1,0…1,5; а отношение длин сторон прямоугольного внутреннего сечения корпуса глушителя B/H лежит в оптимальном интервале величин: b/h=1,0…2,0; а отношение разности длин сторон прямоугольного внешнего и внутреннего сечений корпуса глушителя к его длине лежит в оптимальном интервале величин: (В-H)/L=(b-h)/L=0,2…0,42; а отношение длин l патрубков к длине L глушителя лежит в оптимальном интервале величин: l/L=0,051…0,104; а отношение длин сторон осевой разметки крепежных отверстий на фланцах патрубков лежит в оптимальном интервале величин: d/t=0,5…1,5; а отношение площади свободного сечения F к длине глушителя L лежит в оптимальном интервале величин: F/L=0,02…0,34; 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 rectangular silencer containing a rectangular housing, rigidly connected to the end inlet and outlet pipes, a sound absorber located between the body and the perforated element, and an acoustically transparent material located between the perforated element and the sound absorber, the ratio of the lengths of the sides of the rectangular the external cross section of the muffler housing B / H lies in the optimal range of values: B / H = 1.0 ... 1.5; and the ratio of the lengths of the sides of the rectangular internal section of the silencer body B / H lies in the optimal range of values: b / h = 1.0 ... 2.0; and the ratio of the difference in the lengths of the sides of the rectangular external and internal sections of the silencer body to its length lies in the optimal range of values: (B-H) / L = (b-h) / L = 0.2 ... 0.42; and the ratio of the lengths l of the pipes to the length L of the silencer lies in the optimal range of values: l / L = 0.051 ... 0.104; and the ratio of the lengths of the sides of the axial marking of the mounting holes on the flanges of the nozzles lies in the optimal range of values: d / t = 0.5 ... 1.5; and the ratio of the free cross-sectional area F to the length of the silencer L lies in the optimal range of values: F / L = 0.02 ... 0.34; and the sound absorber 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."

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого глушителя шума, на фиг. 2 - профильная проекция, на фиг. 3 - вариант выполнения звукопоглотителя 2.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed silencer, FIG. 2 is a profile projection, in FIG. 3 - embodiment of the sound absorber 2.

Трубчатый прямоугольный глушитель шума содержит корпус 3 прямоугольного сечения, жестко соединенный с торцевым впускным 4 и выпускным 5 патрубками, звукопоглотитель 2, расположенный между корпусом и перфорированным элементом 1, и акустически прозрачный материал 6, расположенный между перфорированным элементом 1 и звукопоглотителем 2. При этом: отношение длин сторон прямоугольного внешнего сечения корпуса глушителя B/H лежит в оптимальном интервале величин: B/H=1,0…1,5; а отношение длин сторон прямоугольного внутреннего сечения корпуса глушителя B/H лежит в оптимальном интервале величин: b/h=1,0…2,0; отношение разности длин сторон прямоугольного внешнего и внутреннего сечений корпуса глушителя к его длине лежит в оптимальном интервале величин: (В-H)/L=(b-h)/L=0,2…0,42; отношение длин l патрубков к длине L глушителя лежит в оптимальном интервале величин: l/L=0,051…0,104; отношение длин сторон осевой разметки крепежных отверстий на фланцах патрубков лежит в оптимальном интервале величин: d/t=0,5…1,5; отношение площади свободного сечения F к длине глушителя L лежит в оптимальном интервале величин: F/L=0,02…0,34.A rectangular tubular silencer comprises a rectangular housing 3 rigidly connected to the end inlet 4 and exhaust 5 nozzles, a sound absorber 2 located between the housing and the perforated element 1, and an acoustically transparent material 6 located between the perforated element 1 and the sound absorber 2. In this case: the ratio of the side lengths of the rectangular external section of the silencer housing B / H lies in the optimal range of values: B / H = 1.0 ... 1.5; and the ratio of the lengths of the sides of the rectangular internal section of the silencer body B / H lies in the optimal range of values: b / h = 1.0 ... 2.0; the ratio of the difference in the lengths of the sides of the rectangular external and internal sections of the silencer body to its length lies in the optimal range of values: (B-H) / L = (b-h) / L = 0.2 ... 0.42; the ratio of the lengths l of the pipes to the length L of the silencer lies in the optimal range of values: l / L = 0.051 ... 0.104; the ratio of the lengths of the sides of the axial marking of the mounting holes on the flanges of the nozzles lies in the optimal range of values: d / t = 0.5 ... 1.5; the ratio of the free cross-sectional area F to the length of the silencer L lies in the optimal range of values: F / L = 0.02 ... 0.34.

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 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 на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа.Sound absorber 2 is made on the basis of aluminum-containing alloys, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, bending strength in the range 10 ... 20 MPa.

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 прямоугольный глушитель шума работает следующим образом.A tubular rectangular 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 the 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 excitation frequency against the wall of the neck itself, which has the form branched 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 выполнения звукопоглотителя 2 в виде звукопоглощающего элемента прямоугольного сечения (фиг. 3), 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 T») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».A possible embodiment of the sound absorber 2 in the form of a sound-absorbing element of rectangular cross section (Fig. 3), the walls of which are made in the form of a rigid 5 and perforated 8 walls, between which there are two layers: a sound-reflecting layer 6 adjacent to the hard 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, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and 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. 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.

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материал, например пеноалюминий или металлокерамика или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной 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, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex T или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.As the sound-absorbing material, a porous sound-absorbing material can be used, for example, foam aluminum or cermets or a shell rock with a porosity degree in the range of optimal values: 30–45%, or metal foam, or a material in the form of pressed chips from solid vibration-damping materials, for example, elastomer , polyurethane, or plastic compound such as "Agate", "Anti-Vibrate", "Shvim", moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm, and poros can also be used mineral piece materials, such as pumice, vermiculite, kaolin, slag with cement or other binder, or synthetic fibers, while 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, for example Lutrasil.

Перфорированная стенка 8 может быть выполнена 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 perforated wall 8 can be made of structural materials, with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic, or “Gerlen-D” type material deposited on one or two sides of the surface, and the ratio between the thicknesses of the material and the vibration-damping coating lies in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 3.5).

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 конструкции, 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, Anti-Vibrate, 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 non-woven materials, for example, “lutrasil”.

Звукопоглощающий элемент (фиг. 3) работает следующим образом.Sound-absorbing element (Fig. 3) works as follows.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 8 попадает на слой 7 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 6 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".Sound energy from equipment located in the room, or other object emitting intense noise, passing through the perforated wall 8 enters the layer 7 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then to layer 6 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.

Claims

1. A tubular rectangular silencer comprising a rectangular housing rigidly connected to an inlet and outlet end pipe, a sound absorber located between the body and the perforated element, and an acoustically transparent material located between the perforated element and the sound absorber, the ratio of the side lengths of the rectangular external section of the silencer body V / N lies in the optimal range of values: V / N = 1.0 ... 1.5; and the ratio of the lengths of the sides of the rectangular internal section of the silencer body B / H lies in the optimal range of values: b / h = 1.0 ... 2.0; and the ratio of the difference in the lengths of the sides of the rectangular external and internal sections of the silencer body to its length lies in the optimal range of values: (B-H) / L = (b-h) / L = 0.2 ... 0.42; and the ratio of the lengths l of the pipes to the length L of the silencer lies in the optimal range of values: l / L = 0.051 ... 0.104; and the ratio of the lengths of the sides of the axial marking of the mounting holes on the flanges of the nozzles lies in the optimal range of values: d / t = 0.5 ... 1.5; and the ratio of the free cross-sectional area F to the length of the silencer L lies in the optimal range of values: F / L = 0.02 ... 0.34, characterized in that the sound absorber is made in the form of a sound-absorbing element of rectangular cross section, the walls of which are made in the form of rigid and perforated walls between which there are two layers: a sound-reflecting 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 evenly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident 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 round, triangular holes , square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes, the conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon, and as sound-absorbing material, Rockwool-type basalt mineral wool, or URSA-type mineral wool, or P-75 basalt wool, or glass wool with glass-wool lining is named.