SE447413B

SE447413B - Noise muffler for reducing conduit borne air noise

Info

Publication number: SE447413B
Application number: SE8406282A
Authority: SE
Inventors: N-A Nilsson
Original assignee: Viak Ab
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-11-10
Also published as: NO880116D0; SE8406282L; SE8406282D0; FI881922A0; WO1987003948A1; FI881922A; EP0261105A1; NO880116L

Abstract

An apparatus for muffling conduit borne air noise includes a casing (1) surrounding a conduit and, within this, a particular volume of sound absorbent material (2), which is designed to provide, at least partially, an open longitudinal passage (3); this passage is surrounded by a surface, which forms the internal surface or equivalent of the sound absorbent material. There is a requirement to reduce noise mainly in the frequency range 50-500 Hertz. Hitherto this has required either a greater thickness of absorbent material or a greater total length of the sound muffler. A new proposed solution consists of the internal surface being made up of at least three surfaces, each arranged to show a convex face towards the passage so that in cross section, the passage (3) is star shaped with at least three points<IMAGE>

Description

10 15 20 25 30 35 447 413 Det som härvid kännetecknar föreliggande uppfinning är att an- ordningen innefattar enbart passager med en tvärsnittsform, där begränsningsytan är sammansatt av minst tre mot passagen konvexformiga ytor, som är så anlagda mot varandra att tvär- snittet är stjärnformsliknande med minst tre spetsar. 10 15 20 25 30 35 447 413 What characterizes the present invention is that the arrangement includes only passages with a cross-sectional shape, where the boundary surface is composed of at least three towards the passage convex surfaces, which are so inclined to each other that the cut is star-shaped with at least three tips.

Ett flertal utföringsformer av uppfinningen kommer i det följan- de att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningsfigurer.A number of embodiments of the invention will follow. they to be described with reference to the accompanying drawing figures.

Fig. 1 visar därvid en del av en kanal försedd med den ljuddäm- pande anordningen enligt uppfinningen.Fig. 1 then shows a part of a channel provided with the muffler device according to the invention.

Fig. 2 visar ett snitt enligt linjen II-II i fig. 1.Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1.

Fíg. 3 visar en utföringsform där stjärnformen är sexhörnig och kanalens hölje är sexsidigt. Med streckade linjer visas variant härav med cylindriskt hölje.Fig. 3 shows an embodiment where the star shape is hexagonal and the duct cover is hexagonal. Dashed lines are displayed variant of this with cylindrical housing.

Fig. 4 visar en annan utföringsform med kvadratiskt hölje och Fig. 5 visar en ytterligare utföringsform härav.Fig. 4 shows another embodiment with square casing and Fig. 5 shows a further embodiment thereof.

Fig. 6-8 visar varianter där kanalhöljet är cylinderformigt och med olika stjärnform för den längsgående passagen.Figs. 6-8 show variants where the channel housing is cylindrical and with different star shapes for the longitudinal passage.

I fig. 1 visas således i perspektivvy en längdenhet av en kanal med omslutande hölje 1 av plåt. I kanalen har inlagts fyra krop- par 2 av ljudabsorberande material. Varje kropp 2 har i tvär- snitt formen av en kvadrant där radien motsvarar hälften av sidan till höljets kvadratiska tvärsnittsform. Genom att de buk- tade ytorna är vända med den konvexa ytan inåt erhålles inuti kanalen en stjärnformig passage 3. Passagen 3 sträcker sig odelat genom kanalen och ändstyckena av det ljudabsorberande materialet 2 kan vara avrundat så att strömlinjeform är vänd mot anström- ningsriktningen för luften genom passagen 3. Denna form av ljud- 10 15 20 25 30 35 447 413 dämpande kropp inuti plåthöljet 1 är särskilt lämplig ur till- verkningssynpunkt emedan varje kropp 2 av ljudabsorberande ma- terial enkelt framställts av en homogen cylinder av ljudabsor- berande material som i längden uppskurits så att kvadranterna i tvärsnitt erhålles.Fig. 1 thus shows in perspective view a length unit of a channel with enclosing housing 1 of sheet metal. Four bodies have been inserted into the canal. pair 2 of sound-absorbing material. Each body 2 has in transverse cut the shape of a quadrant where the radius corresponds to half of side to the square cross-sectional shape of the housing. Because the abdominal facing surfaces with the convex surface inwardly obtained inside the channel a star-shaped passage 3. Passage 3 extends undivided through the channel and the end pieces of the sound-absorbing material 2 may be rounded so that the streamlined shape faces the direction of air through passage 3. This form of sound 10 15 20 25 30 35 447 413 damping body inside the plate housing 1 is particularly suitable from effect point of view because each body 2 of sound-absorbing material material is easily produced from a homogeneous cylinder of sound-absorbing bearing material which has been cut lengthwise so that the quadrants in cross section is obtained.

Den beskrivna utföringsformen är särdeles fördelaktig därför att ljudabsorptionsmaterialet har stor tjocklek och litet av- stånd föreligger mellan beklädda ytor. Genom det kvadratiska haijet fås, relativt ett ayunafiskt balja, större effektiv ljud- dämparvolym utan att inkräkta mer på den plats dämparen tar i byggnaden. De kvartssegmentformade, tubformiga kropparna av ljud- absorberande material ger förhöjd effektiv absorbenttjocklek, mindre avstånd mellan beklädda ytor och positiv effekt genom att ljudvâgen penetrerar absorbentmaterialet utifrån och in mot ini- från och ut för konventionella ljuddämpare. (Ljudvágen möter en minskande area när den penetrerar absorbentmaterialet enligt föreliggande uppfinning mot en ökande area för konventionella ljuddämparkonstruktioner).The described embodiment is therefore particularly advantageous that the sound-absorbing material has a large thickness and a small stands exist between clad surfaces. Through the square haijet is obtained, relative to an ayunafic tub, greater effective sound- damper volume without encroaching more on the place the damper takes up the building. The quartz segment-shaped, tubular bodies of sound absorbent material provides increased effective absorbent thickness, smaller distance between clad surfaces and positive effect by the sound wave penetrates the absorbent material from the outside and towards the ini- from and out for conventional mufflers. (The sound wave meets one decreasing area when it penetrates the absorbent material according to present invention against an increasing area of conventional muffler designs).

Fig. 3 visar en variation av uppfinningen. I detta fall är höl- jet 4 i tvärsnittsform sexsidigt och kropparna 5 av ljudabsor- berande material är sex till antalet och har en väsentligen parabelform med spetsen riktad inåt. Passagen 7 är stjärnformig med sex spetsar. En variant av denna utföringsform är att höljet i stället är cylinderformigt i enlighet med de streckade linjer- na 8.Fig. 3 shows a variation of the invention. In this case, the jet 4 in cross-sectional shape six-sided and the bodies 5 of sound-absorbing bearing material is six in number and has one substantially parabolic shape with the tip facing inwards. Passage 7 is star-shaped with six tips. A variant of this embodiment is the casing instead is cylindrical in accordance with the dashed lines and 8.

Fig. 4 visar en ytterligare utföringsform där höljet 1 har kvad- ratisk tvärsektion. Passagen 9 är stjärnformig med fyra spetsar.Fig. 4 shows a further embodiment where the housing 1 has a square radical cross section. Passage 9 is star-shaped with four tips.

Den mot passagen 9 vända begränsningsytan 10 utgöres av en kvad- rant av en cylinderformig plastfolie med den konvexa sidan vänd inåt passagen 9. Plastfolien kan vara perforerad för luftgenom- släppning och alternativa material till plastfolie kan komma till användning. Plastfolien tjänar för att skydda och hålla for- men för kroppen 11 av det ljudabsorberande materialet. 10 15 20 25 30 35 447 413 Fíg. 5 visar en ytterligare utföringsform därïhöljet för kana- len är kvadratiskt i tvärsnitt. De ljudabsorberande kropparna 12 har här formen av kvadrantformen ur en cylinder med tjock vägg varigenom erhålles i varje hörn av kanalen en luftspalt 13. Passagen 14 är stjärnformig med fyra spetsar på samma sätt som i utföringsformen enligt fig. 4.The boundary surface 10 facing the passage 9 consists of a square edge of a cylindrical plastic foil with the convex side facing inward passage 9. The plastic foil may be perforated for air passage release and alternative materials to plastic wrap may come for use. The plastic foil serves to protect and keep the but for the body 11 of the sound-absorbing material. 10 15 20 25 30 35 447 413 Fig. 5 shows a further embodiment in which the cover for the channel len is square in cross section. The sound-absorbing bodies 12 here has the shape of the quadrant shape from a cylinder of thickness wall whereby in each corner of the duct an air gap is obtained The passage 14 is star-shaped with four points in the same way as in the embodiment of Fig. 4.

Fig. 6 visar en kanal begränsad av cirkulärt hölje 15. Passagen 16 är stjärnformig med fyra spetsar och de ljudabsorberande kropparna 17 har den mot passagen begränsande ytan sammansatt av två stycken ytplan 18 och 19 som möts under vinkeln mot pas- sagens inre. Begränsningsytan för absorbentkroppen 17 får häri- genom likaledes en konvexformig figuration.Fig. 6 shows a channel bounded by circular housing 15. The passage 16 is star-shaped with four tips and the sound-absorbing ones the bodies 17 have the surface limiting the passage composed of two surface planes 18 and 19 which meet at an angle to the sagens inre. The confinement surface of the absorbent body 17 may herein by likewise a convex-shaped figuration.

Fig. 7 visar en variant av utföringsformen av fig. 6 med cirku- lärt hölje 15. Här är passagen 20 stjärnformig med tre spetsar och begränsningsytorna för absorbentkropparna 21 utgöres i tvär- snitt av cirkelbâgar.Fig. 7 shows a variant of the embodiment of Fig. 6 with circulating learned casing 15. Here the passage is 20 star-shaped with three points and the confinement surfaces of the absorbent bodies 21 are formed in transverse section of circular arcs.

Fig. 8 visar en ytterligare variant av utföringsformen enligt fig. 6 och 7 med ett cirkulärt hölje 15. Passagen 22 är stjärn- formig med fyra spetsar och absorbentkropparna 23 har inåt vän- da begränsningsytor som i tvärsnitt är cirkelbâgformiga.Fig. 8 shows a further variant of the embodiment according to Figs. 6 and 7 with a circular housing 15. The passage 22 is star-shaped. with four tips and the absorbent bodies 23 have inwardly delimitation surfaces which are circular arcuate in cross section.

Kropparna av det ljudabsorberande porösa materialet skall vara homogena och så tillverkade att ett homogent eller mot hörnpunk- terna tilltagande strömningsmotstånd erhålles. Monteringen kan ske genom att t.ex. limma fast kropparna mot höljets insidor och höljet kan t.ex. vara tillverkat av plåt. Kropparna kan tillverkas t.ex. genom formpressning av mineral- eller glasull, som genom val av lämplig mängd utgångsmaterial ges lämpligt av- passad täthet och strömningsmotstând. Flera ljuddämpare enligt uppfinningen kan om så önskas staplas på varandra eller monteras i bredd så att önskad total tvärsnittsdimension erhålles.The bodies of the sound-absorbing porous material shall be homogeneous and so manufactured that a homogeneous or corner point increasing flow resistance is obtained. The assembly can take place by e.g. glue the bodies to the inside of the housing and the housing can e.g. be made of sheet metal. The bodies can manufactured e.g. by compression molding of mineral or glass wool, which, by selecting the appropriate amount of starting material, is suitable density and flow resistance. Several silencers according to the invention can, if desired, be stacked on top of each other or mounted in width so that the desired total cross-sectional dimension is obtained.

För att minska totaltryckfallet över ljuddämparen vid luftström- ning kan mineralullskropparna i ljuddämparna i ändområdena ges 10 15 20 25 30 35 44%? 4'13 lämplig aerodynamisk utformning såsom tidigare antytts.To reduce the total pressure drop across the muffler at airflow The mineral wool bodies in the mufflers in the end areas can be given 10 15 20 25 30 35 44%? 4'13 suitable aerodynamic design as previously indicated.

Vid låga frekvenser kan ljuddämpningen beräknas enligt Sabines kanaldämpningsformel: n = 1,05-X a“'4 X (U/A) där U absorbentklädda perimetern A fri tvärsnittsarea.At low frequencies, the sound attenuation can be calculated according to Sabines duct attenuation formula: n = 1.05-X a “'4 X (U / A) where U is absorbent lined perimeter A free cross-sectional area.

Det är lätt att visa att absorbentgeometrin enligt föreliggande uppfinning ger ett gynnsammare förhållande hos U/A än absorbent- geometrin för den vanligen förekommande ljuddämparen med absor- bentklädda rör.It is easy to show that the absorbent geometry of the present invention invention provides a more favorable ratio of U / A than absorbent the geometry of the commonly used muffler with absorber leg-clad pipes.

Exempel A: Givet: En konventionell ljuddämpare (Spirodämpare). Längd 1 m.Example A: Given: A conventional muffler (Spiro muffler). Length 1 m.

Anslutningsarea diam 100 och ytterrör diam 200. Vid 125 Hz är a = 0,2. U = 3,14. A = 0,0078. U/A = 40,2. Dämpningen blir 3,78 dB.Connection area diam 100 and outer pipe diam 200. At 125 Hz is a = 0.2. U = 3.14. A = 0.0078. U / A = 40.2. The damping will be 3.78 dB.

Exempel B: Givet: En ljuddämpare enligt föreliggande uppfinning med längden 1 m. Anslutningsdiameter 100. Ytterkanalen är kvadratisk och med sidan 200 mm. Invändig fyllning med mineralullskropp av diametern 200 mm. U = 0,628. A = 0,0086. U/A = 73. Dämpningen blir därvid 6,87 dB. Om diametern hos mineralullskroppen får vara något stör- re än 200 mm, t.ex. 203 mm, blir A = 0,0078 och U/A = 80,5, vil- ket ger dämpningen 7,60 dB. Vid ökad tjocklek hos absorbentmate- rialet blir främstlågfrekvensdämpningen förbättrad. Även värdet av a pâverkas alltså av absorbentgeometrin enligt föreliggande uppfinning. Viss ytterligare ökning vid 125 Hz är alltså att vänta.Example B: Given: A muffler according to the present invention with the length 1 m. Connection diameter 100. The outer channel is square and with side 200 mm. Internal filling with mineral wool body of diameter 200 mm. U = 0.628. A = 0.0086. U / A = 73. The attenuation then becomes 6.87 dB. If the diameter of the mineral wool body may be slightly re than 200 mm, e.g. 203 mm, becomes A = 0.0078 and U / A = 80.5, which ket gives the attenuation 7.60 dB. With increasing thickness of absorbent material material, the main low-frequency attenuation is improved. Also the value of a is thus affected by the absorbent geometry of the present invention invention. Some further increase at 125 Hz is thus that wait.

Det framgår att dämpningen vid låga frekvenser blir mer än dub- belt så stor medelst uppfinningen, främst till följd av större 447 415 värdet för U/A. För att denna dämpningsökning skall erhållas bör dock strömningsmotstândet optimeras för denna absorbent- geometri.It appears that the attenuation at low frequencies becomes more than double belt so large by means of the invention, mainly due to larger 447 415 the value of U / A. In order to obtain this damping increase however, the flow resistance should be optimized for this absorbent geometry.

Sammanfattningsvis kan sägas att en ljuddämpare enligt förelig- gande uppfinning ger väsentliga förbättringar i ljuddämpning, speciellt inom lågfrekvensområdet under förutsättning att den fria genomströmningsarean hålles konstant och att strömnings- motståndet optimeras för den nya absorbentgeometrin.In summary, it can be said that a silencer according to the present The present invention provides significant improvements in sound attenuation, especially in the low frequency range provided that it free flow area is kept constant and that the flow the resistance is optimized for the new absorbent geometry.

Claims

447 413 P A T E N T K R A V

A device for attenuating duct-borne airborne sound comprising a channel enclosing a duct and a structure (2; 5; 11; 12; 17; 21; 23) fitted therein comprising sound-absorbing material which is designed to have at least one free elongate passage with a certain cross-sectional shape, which passage is enclosed by a surface which constitutes the inner limiting surface of the sound-absorbing structure, characterized in that the device comprises only passages with a cross-sectional shape, the limiting surface being composed of at least three convex-shaped surfaces so inclined to each other that the cross-section (3; 7; 9; 14; 16; 20; 22) is star-shaped with at least three points.

Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the convex-shaped surfaces is arcuate.

Device according to claim 2, characterized in that the arc shape consists of an arc of a circle.

Device according to claim 2, characterized in that the arcuate shape consists of an elliptical arc.

Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the convex-shaped surfaces consists of an open polygon (18, 19).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tips of the cross-section are located on the boundary lines of the outer cross-sectional shape of the sound-absorbing material construction (2).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer cross-sectional contour of the material construction (2; 5) is a polygon. 4147 415

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer cross-sectional contour of the material construction (7; 21; 23) is a circle.

Device according to claim 2, characterized in that the material construction consists of the parts of a homogeneous cylindrical body with a circular or elliptical cross-section, which is symmetrically cut lengthwise into four equal parts (2; 11; 12b which are placed with the cylindrically curved surface towards the center of the structure so that a star-shaped passage (3: 9: 14) is formed between the four parts (2; 11; 12).

Device according to claim 9, 7, characterized in that the flow resistance of the body of sound-absorbing material increases in leaps or continuously towards the corners of the cut quadrant-shaped cylindrical sub-body (2; 11).

Device according to claim 9, characterized in that the star-shaped channel between the four structural parts has an aerodynamic shape by giving the inflow end and outflow end of the parts a streamlined shape to achieve a low total pressure drop and low intrinsic sound generation over the muffler.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the absorbent material in the construction consists of a plurality of sub-bodies.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the convex-shaped surfaces are constituted by the limiting surface of the sound-absorbing material.

Device according to one of Claims 1 to 8 and 10 to 12, characterized in that the convex-shaped surfaces (10) are made of a material other than the sound-absorbing material and which material is sound-permeable or designed to be sound-permeable.