Глушитель шума

(50 4 0 ННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС ПО ДЕЛАМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ эймсе анн.Д.Лотвинов, А аснощеков и А, 21.43.06(088.8 вторское свиде 13, кл, С 10 К В. Смета . Велика ва СССР ельс(54) ГЛУШИТЕЛЬ 1 ИУМА (57) Изобретение отнорукциям глушителей шумвенно пневмоустановоквок. Цель изобретения констущест-:оустаноение т пре не- пов А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 4076604/25-06) 16,06.8646) 23,11.87. Бюл. 9 4371) Центральный научно-исслеельский и проектно-конструктнститут по проектированию обания для целлюлозно-бумажной ктивности глушителя, Перфориров ая вставка (ПВ) 3, соосная с корпусом (К) 1, выполнена в виде цилиндрической обечайки сотовой конструкции. В сотовых ячейках ПВ 3 размещен звукопоглощающий наполнитель(ЗПН) 10, выполненный из капиллярнопористого материала. Наружная по верхность ПВ 3 снабжена обмоткойв виде размещенных послойно и перекрестно нитей, К 1 м.б. также выполнен в виде сотовой структуры. Сотовые ячейки вставки 3 и К 1 выполнены поперечным размером, не превышающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шумаЗПН 10 разделяет газовый поток на отдельные струйки при прохождении через капилляры ЗПН 10 и активно поглощает энер(25)где Т - периодичность выхлопов,Прочностный расчет с использованием Формулы (16) и гидравлический расчет с использованием Формул (24) и (25) обеспечивают высокую эффективность и надежность глушителя шума в режиме периодических вйхлопов эаглу шаемой машины.ф о р м у л а изобретения1. Глушитель шума, содержащий ци линдрический корпус, снабженный впускным патрубком, глухой торцовой стенкой и наружнсФ обмоткой, соосную перфорированную вставку и эвукопоглощающий наполнитель, причем боковая по верхность корпуса выполнена перфорированной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности, перфорированная вставка выполнена в виде цилиндрической обе чайки сотовой конструкции, эвукопоглощающий накопитель размещен в сотовых ячейках вставки и выполнен из капиллярно-пористого материала, а наружная поверхность вставки снабжена ЗО обмоткой в виде размещенных послойно и перекрестно нитей, причем сотовые ячейки выполнены поперечным размером, не превышающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шума.2. Глушитель по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что корпус выпол - нен в виде сотовой конструкции, причем сотовые ячейки корпуса выполнены поперечным размером, не превышающим длины волны наибольшей составляющей спектра заглушаемого шума.3. Глушитель по пп.1 и 2, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что,обмотка вставки выполнена из сетки.4. Глушитель по пп,1-3, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что обмотка корпуса выполнена иэ сетки.5. Глушитель по пп.1-4, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что обмотка корпуса выполнена с плотностью, превышающей плотность обмотки вставки,б. Глушитель по пп.1-5, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что плотность обмотки корпуса и вставки выполнена с плотностями, увеличивающимися в сторону от впускного патрубка,7. Глушитель по пп.1-6, о т л ич а ю щ и й с.я тем, что кромки сотовых ячеек вставки, обращенные к оси, выполнены заостренными.(2) гию звуковых колебаний, распространяющихся в газовом потоке за счеттрения на стенках капилляров. Приэтом обеспечивается значительное снижение гидравлического сопротивления 1изобретение относится к машиностроению, в частности энергетическому и бумагоделательному машиностроению, а именно к глушителям шума преимущественно пневмоустановок и энер 5гоустановок.Цель изобретения - повышение эффективности глушителя,На фиг.1 представлен глушительшума, продольный разрез; на фиг.2 - 1 Ото же, вариант с перфорацией корпусав виде отверстий и обмоткой корпусаи вставки из сетки; на фиг.З - то же,вариант сотовой конструкции корпуса;на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1; на 5фиг.5 - сечение Б-Б на фиг,З; нафиг.6 - вид В на фиг.З; на фиг.7вид Г на фиг.2; на фиг.8 - элементсотовой конструкции корпуса (разрезное кольцо); на фиг.9 - элемент сотовой конструкции вставки (кольцо); нафиг.О - элемент сотовой конструкциикорпуса (ребро); на фиг,11 - элементсотовой конструкции вставки (ребро);на фиг.12 - схема взаимодействия звуковых волн с элементами конструкцииглушителя; на фиг.13 - эпюры распределения скоростей в газовом потоке;на фиг.14 - эпюры распределения давлений в газовом потоке. 30Глушитель шума содержит корпусвпускной патрубок 2 с передней крышкой, имеющий внутренний диаметр с 1перфорированную вставку 3 с внутренним диаметРом Йв, сооснУю с коРпУсом 1 и глухую торцовую стенку 4.Передняя крышка патрубка 2, корпус 1 и торцовая стенка 4 соединенымежду собой болтовыми соединениями.Центровка вставки 3 в корпусе 1 присборке обеспечивается круговым выступом на торцовой стенке 4 диаметром,дв равным внутреннему диаметру глушителя и существенное повьяпение его звукопоглошаюшей способности,Кроме того, исключается опасность чрезмерного увлажнения ЗПН 1 О и обмерзания глушителя. б з.п. ф-лы, 14 ил. 2вставки 3, выполненной в виде цилиндрической обечайки сотовой конструкции. Сотовая конструкция вставки 3 образована системой колец 5 с внутренним диаметром св и ребер 6 длиной Н соответственно перпендикулярных и параллельных оси устройства и имеющих одинаковую ширину Ь,. Кольца 5 по внешнему периметру снабжены радиальными прорезями 7 с шагом 1 , аЭ ребра б по одной своей стороне снабжены перпендикулярными к ней прорезями 9 с шагом 1. Глубина прорезей 7 и 8 1 а ширина - соответственнои о . При сборке вставки 3 ее кольца 5, число М которых равно числу прорезей 8 на ребрах 6, совмещаются своими прорезями 7 с прорезями 8 в ребрах 6, При этом и число ребер М равно числу вырезов 7 на кольцах 5. Между укаэанными размерами и числами существуют следующие соотноше - ния: 1 т(3)11 ирина .прорезей 7 на кольцах 58, равна толщине ребер 6, а ширина прорезей Я на ребрах бв- толщине колец 5. Кромки кольца 5 по внутреннему периметру (обращенные к оси) и соответствующие кромки ребер 6 могут быть выполнены заостренными. Ребра 6 и кольца 5 скрепляются между собой после сборки, например, сваркой. Сваркой или иным способом могут быть скреплены с ребрами 6 только самое верхнее и нижнее кольца 5, что обеспечивает достаточную прочность сото-,(7) 30 вой конструкции вставки 3. Возможно размещение прорезей 7 по внутренним периметрам колец 5. Это несколько усложняет изготовление колец 5 сбор 5 ку вставки 3 и корпуса 1, но повышает их прочность.В результате сборки получается вставка 3 цилиндрической формы с внутРенним ДиаметРом де, наРУжным Диамет ром ди высотой Н сотовой конструкции. При этом высота сотовой ячейки 9 Ь , т.е. равна ширине колец 7 иФребер 8, а поперечные размеры ячеек 9 имеют соответственно высоту 1 г и наибольшую ширину 1 а наименьшую Ь, удовлетворяющие соотношениям1,=1, - б, (4)е - с 1 е= --- 8 (5)т 201 г 1 г г (6)Поперечные размеры 1, и 1 г ячеек 9 вставки 3 при конструировании глушителя выполняются не превышающими длины волны наибольшей частотной сос тавляющей спектра заглушаемого шума выхлопа 9Длина звуковой волны % определяется по формулеС)мгде С - скорость распространения звука в потоке газа, выбрасыва -емого через впускной патрубок 2 во внутреннюю полостьглушителя шума, м/с;- верхняя граница частотногомспектра шума выхлопа, заглушаемого глушителем, Гц.Величина скорости звука С определяется по справочным данным, исходя из известных температуры, давления и состава газового потока. Величина частоты Г либо принимается равной наибольшей частоте в спектре заглу шаемого шума, на которой уровень укаэанного шума выхлопа превышает в расчетной точке (на рабочем месте, в рабочей зоне) предельно допускамый, установленный ГОСТом, либо принимает ся равной 11500 Гц - верхней граничной частоте спектра шума, нормируемого ГОСТом, в случае, если верхняя граница спектра заглушаемого шума точно не определена (например при проектировании глушительного устройства, предназначенного для серийного выпуска и использования его для глушения шума разнообразных машин, спектры заглушаемого шума которых имеютвысокочастотный характер) .Таким образом, практически ограничивается 3 см при С=343 м/с (скорость звука в воздухе при 20 С и нормальном атмосферном давлении).Величины 1, и 1 могут быть ибольше 3 см, если Г11500 Гц. В тоже время по конструктивным соображениям (например, при общих малых габаритных размерах проектируемого глушителя шума) размеры 1., и 1 сотовойконструкции вставки 3 могут быть выбраны и меньшими, чем 1 , определяемая формулой (7), так как величинаэффекта шумоглушения от этого практически не снижается и Фм без снижения эффективности глушителя можетбыть уменьшена до 2 мм (сетка с ячейками 2 х 2 мм и больше акустическипрозрачны).Ячейки 9 вставки 3 заполнены звукопоглощающим наполнителем 10 из капиллярно-пористого материала, например ультросупертонким стекловолокном.Внешняя цилиндрическая поверхностьвставки 3 снабжена обмоткой 11, образованной послойной или перекрестнойнамоткой хлопчатобумажных или синтетических нитей, или намоткой металлической проволоки, Обмотка 11 можетбыть выполнена из одного или нескольких слоев сетки 12, причем последняяудерживается на внешней поверхностивставки 3 шнуровкой, образуемой шнурами (Фиг.7), крест-накрест продетыми через отверстия в кромках сетки12. Диаметры нитей или проволоки,из которых выполняется обмотка 11,лежат в пределах 0,3-3,0 мм, плотность набивки звукопоглощающего наполнителя 1 О в ячейках 9 вставки 3 -в пределах 10-200 кг/м , так что жиевое сечение капилляров наполнителя1 О составляет 0,995-0,95. Объемнаяплотность навивки нитей обмотки 11и живое сечение сетки 12 лежат в пределах 0,7-0,95.Намотка нитей или проволоки обмотки 11 (либо сетки 12) на внешнююповерхность вставки 3 характеризуется средней объемной плотностью Ве,величина которой при равномернойнамотке вычисляется по формулешеВ - ---- -л - -р (8)е. 11 е . Р, Ое Нгде ще - масса обмотки 1 вставки3, кг, 1353900(10) йваод,Пв - внешний диаметр вставки3, м;е- удельная масса материалае,обмотки 11, кг/м- толщина обмотки 11. 5При неравномерной намотке обмотки11 - увеличении ее плотности вдольоси глушителя в сторону от впускного патрубка 2, например, по линейному закону, средняя объемная плотность 0намотки вычисляется по формуле2 шв(9)Веи ре(Я, Я)нгде Ее и , - толыийы обмоткиевставки 3 соответственно у переднейкрышки впускного патрубка 2 и торцовойстенки 4,Намотка заданной плотности обмотки 11 и неравномерная плотность еенамотки. обеспечиваются применениемнитей и проволоки различного диаметра или сетки различных номеров.25Корпус 1 глушителя шума выполняется в виде тонкостенной цилиндрической оболочки диаметром П толщинойстенки 3 с фланцами для присоединения передней крышки патрубка 2 иторцовой стенки 4 соответственно ди -аметрами Пи П Боковая поверхностькорпуса 1 выполнена перфорированнойс отверстиями в виде продольных прорезей 13 длиной 1 б и шириной 8 либо н виде отверстий 14 перфорацииеимеющими диаметры Й. Коэффициент живого сечения (отношение суммарнойплощади продольных прорезей 13 илиотверстий 14 перфорации к площадибоковой поверхности) корпуса 1 лежитв пределах 6=0,25-0,9, Длина продольных прорезей 13 составляет 1 = 0,70,95 Н, где Н - высота корпуса. Ширина прорезей 13 3 и диаметры отвер 45стий 14 перфорации Йлежат в пределах 3-20 мм.Таким образом, шаг между продольными прорезями 13 по окружности 1и расстояние между соседними отверстиями 14 перфорации по окружности ивдоль оси в случае "квадратной схемы расположения отверстий 14 а, определяются из соотношений(16) (17) 14 ы 4 е где М и И - число сотов 19 в корпусесоответственно вдоль оси и вдоль окружности.Поперечные размеры ячеек 19 сотовой конструкпии корпуса 1 1, и 1 также как ячеек 9 вставки 3; выполнены не превышающими наибольшей длины волнычастотной составляющей спектра заглушаемого шума, определяемой по Формуле (7).Внутренний диаметр Йкорпуса 1 сотовой конструкции определяется соотношениемтек Пк 2 Ь 2При этом внутренний диаметр корпусаЙ к больше наружного диаметра вставки д на удвоенную толщину обмотки 11 вставки 3,Ширина е прорезей 16 на кольцах 15 соответствует толщине ребер 17, а ширина о 4 прорезей на ребрах 18 - толщине колец 15. Для повышения эффекта шумоглушения и снижения гидравлического сопротивления корпусможет выполняться путем сборки сотовой конструкции аналогично конструкции вставки 3. При этом сотовую конструкцию корпуса образуют системы взаимно перпендикулярных колец 15 (фиг.8) шириной Ь с прорезями 16 по внешнему периметру,идущими с шагом 1 б, глубиной Ь, и шириной 3 и ребер 17 фиг,10) дли - ной Н , шириной Ь и с прорезями 18кпо одной стороне, идущими с шагом 1, ГлубИНОЙ Ь И ШИРИНОЙ 04ОГраНИ ченные соседними кольцами 15 и ребрами 16 сотовые ячейки 19 имеют высоту 1 и наибольшую ширину 1 е, а наименьшую п. Между указанными размерами сотовой конструкции корпуса имеют место следующие соотношения размеров (1)-(6) аналогичные соотношениям для сотовой конструкции вставки 31353900 Внешняя цилиндрическая поверхность корпуса 1 охвачена нитяной или проволочной обмоткой 20, аналогичной по назначению и выполнению обмотке 11 вставки 3, или сеткой 21, аналогич ной сетке 2, удерживаемой на корпусе 1 шнуровкой (не показана). При этом, как и в случае со вставкой. 3, плотность обмотки 20 на корпусе 1 одинакова или увеличивается в сторону от впускного патрубка 2.Для упрощения сборки глушителя и обеспечения плотного прилегания внутренней поверхности корпуса 1 к внешней поверхности вставки 3 с обмоткой 11, толщина которого имеет неопределенную величину, в большой степени зависящую от случайности, особенно при намотке нитей или проволоки, кольца 15 корпуса 1 снабжены сквозными радиальными прорезями 22 (фиг.8) и сборка корпуса 1 осуществляется таким образом, чтобы прорези 22 лежали в одной плоскости. В результате корпус 1 сотовой конструкции получается разрезанным вдоль оси сквозной прорезью, и при сборке всего устройства корпус 1 надевается на вставку 3, а затем осуществляется обжатие корпуса 1 на вставке 3 с помощью шпи лек с гайками, продетыми через отвер. стия в ребрах 7, расположенных по обе стороны от сквозной прорези, и затем к корпусу 1 присоединяются передняя крышка патрубка 2, торцовая 35 стенка 4 и наносится внешняя обмотка 20. Фланцы корпуса 1 сотовой конструкции выполняются за одно целое с самым верхним и самым нижним кольцами 15, внешние диаметры которых при этом увеличены по сравнению с внешним диаметром корпуса 0 до величин диаметров передней крышки патрубка 2 45 Э и торцовой стенки 4 П,Для уменьшения габаритов глушителя диаметры крышки патрубка 2 и стенки 4 могут быть равны диаметру корпуса 1, и тогда диаметры фланцев корпуса 1 также выбираются равными его диаметру: внутренний диаметр впускного патрубка 2 с 1 при проектировании глушителя выбирается равным внутреннему диаметру выпускного патрубка пневматической (энергетической) машины, для глушения шума которой он предназначается. Остальные основные конструктивные размеры определяются с учетом 8рабочих характеристик и особенностей рабочего цикла заглушаемой машины,Глушитель шума работает следующим образом.Вытекающий из механизма газ со скоростью, обычно близкой к звуковой непрерывно или периодически поступает через присоединенный к нему впускной патрубок 2 во внутреннюю полость глушителя, откуда под действием разности давлений, последовательно проходя через поры эвукопоглощающего наполнителя О, заполняющего ячейки 9 вставки 3, через внешнюю обмотку 11 вставки 3, через кольцевое пространство и далее между вставкой 3 и корпусом 1 и через отверстия 4 перфорации и капилляры обмотки 20 корпуса 1 либо через соты 19 и капилляры обмотки 20 корпуса 1 вытекают в атмосферу. При этом истечение струи газа во внутреннюю полость глушителя сопровождается шумом, звуковая мощность которого определяется формулойр. 77Р=Х -- ,йш, (18) где Х - коэффициент пропорциональности;- плотность газа в струе; Ч - скорость струи на срезевпускного патрубка 2;1 - плотность газовой среды насрезе впускного патрубка 2;С - скорость звука в среде газа,Частотный спектр шума выхлопа обычно носит сплошной характер со слабо выраженным максимумом и со слабо выраженными дискретными составляющими на частотах, равных и кратных частоте Струхаля, а также частоте срабатывания механизма, если истечение .газа на выхлопе носит периодический характер и определяется расчетным путем по справочной литературе или в результате непосредственных измерений.Фронт звуковых волн шума выхлопа имеет форму полусферы с центром во вспускном патрубке 2, так что звуковые волны шума выхлопа распространяются преимущественно вдоль поверхности звукопоглощающего наполнителя 10, заполняющего ячейки 9 вставки 3 и отражаются от торцовой стенки 4 согласно, схеме (фиг.12), Расчет величин эвукопоглощения шума выхлопа по частотным полосам может быть осуществлен по методике расчета каналовых9 135 (активных) глушителей шума, Вычисленные при этом значения величин эвуко. поглощения в частотных полосах ЬК имеют размерность дБ/м, и по ним в соответствующих полосах определяются величины звукопоглощения по ФормулеЬК= КоН т ( 9) где Н - размер корпуса вдоль осиглушителя М.ЭфФективность эвукоплоглощения глушителя сохраняется на максимально высоком уровне и в широком диапазоне частот и при использовании сотовой Конструкции вставки 3, а также корпуса 1, с ограниченными поперечными размерами сотовых ячеек 9 и 19 1 1 1 и 1 за счет того, что тем са фмым исключается возможность распространения звуковых волн в объеме эвукопоглощающего наполнителя 10, заполняющего вставку 3, и в кольцевом пространстве между обмотками 11 и 20 вставки 3 и корпуса 1 в том же на - правлении вдоль оси глушителя, в котором распространяются звуковые волны внутри вставки 3, излучаемые впускным патрубком 2, Возможным остается взаимодействие звуковых волн с материалом звукопоглощающегонаполнителя, обмотками 11 и 20 вставки 3 и корпуса 1 только в радиальномнаправлении, при котором и обеспечи -вается наибольший эффект звукопоглощения энергии шума, излучаемого через впускной патрубок 2. Продольные же размеры сотовых ячеек 9 и 19, т,е. толщина вставки Ь и поперечный размер кольца 15 Ь между вставкой 3 и корпусом 1 или толщина сотовой конструкции корпу"а 1 Ь, определяются исходя из потребной эффективности и спектра снижения уровней звуковой мощности шума выхло. па в стандартных октавных полосах частот в соответствии с ГОСТом. Если, например, требуется снизить уровень шума выхлопа на 20-40 дБ и преимущественно на низких и средних частотах (до 500 Гц), то суммарная толщина Ь (Ь, + Ь или Ь, + Ь ) должна быть принята в пределах 100 200 мм, а если требуется снизить шум выхлопа преимущественно на высоких частотах (свыше 500 Гц), то суммарная толщина должна быть взята из пределов Ь = 40-150 мм. При этом слегдует выбирать относительную толщину55 0 б - объемная плотность заполне"ния звукопоглощающим наполнителем 10 ячеек 9 вставки 3лежащая в данном случае впределах м,=О, 95-0, 995,390010воздушного подслоя Ь =Ь /Ь.,+Ь в пре.делах Ь = 0,1 - 0,9.Если же требуется обеспечить равномерное, т.е. примерно на одну и туже величину, снижение уровня шума вдиапазоне низких, средних и высокихчастот от 100 до 0000 Гц, то выбирается конструктивное исполнение корпусав виде оболочки, перфориро- О ванной отверстиями 14 или продольными прорезями 13, а если требуетсяснизить шум выхлопа. на величину, возрастающую с ростом частоты, тогдавыбирается сотовая конструкция кор пуса 1, а относительная толщина воздушного подслоя Ь =05-0,9. Если требуется снизить шум выхлопа на 1 О -30 дБ, то суммарная толщина вставки3 и кольцевой полости или корпуса 1 20 сотовой конструкции выбирается в пределах Ь + Ь = 40-50 мм, а относительная толщина воздушного подслояЬа= Оф 1-0,3 или Ь=0,7-0,9Размер корпуса 1 вдоль оси Н ивнутренний диаметр вставки 3 допределяются, во-первых, исходя иэ обеспечения требуемой средней скоростиЧ, протекания выбрасываемого газа через стенки вставки 3 и корпуса 1 вслучаях, когда расход газа черезвходной патрубок осуществляется непрерывно, смало изменяющейся производительностью. В этом случае средняя скорость для данного глушителя 35 выбирается в пределах Ч, = 0-40 м/с.При Ч с 10 м/с обычно оказываютсячрезмерно большими габаритные раз- .меры и материалоемкость глушителя шума, а при Ч40 м/с чрезмерную ве- О личину имеют гидравлические потериглушителя шума, а также возможно вторичное шумообраэование повышенноймощности при взаимодействии газовогопотока с элементами конструкции данного устройства на больших скоростях.Расчетная средняя скорость протекания газа через заполняющий сотовыеячейки 9 вставки 3 звукопоглощающийнаполнитель 10 определяется по фор муле=Г с 1 Н0 1 (20)где Я - расход газа через впускнойпатрубок 2, м /с;либо средняя объемная плотность обмотки 11 вставки 3 М, (или корпуса1 М), лежащая в данном случае в пределах мп = 0,8 - 0,95; К =0,5-0, 9(подставляется значение о, соответ"ствующее минимальному из значений"зн Мв и О)Выбор сравнительно более высокойсредней плотности обмотки 20 внешнего покрытия корпуса 1 в сравнениис плотностью обмотки 11 покрытиявставки 3 обусловлен тем, что для эффективного поглощения энергии звуковой волны, распространяющейсявдоль поверхности слоя звукопоглощающего наполнителя 10, позади которого имеется воздушный подслой, требуется как можно более высокая акустическая проницаемость покрытий с обеих сторон от него и в то же времяхорошая способность поверхности, ограничивающей воздушный подслой, отражать звуковые колебания,В свою очередь, акустическая проницаемость тонких покрытий тем выше,чем больше их воздухопроницаемость,поэтому и можно регулировать величи -ну акустической проницаемости покрытий данного глушителя плотностьюих обмоток 11 и 20. Внешнее покрытие корпуса 1 и вставки 3, кроме того, дополнительно поглощает энергию шума выхлопа, обладая микропористой структурой, подобной структуре звукопоглощающего наполнителя 10. Однако величина этого звукопоглощения сравнительнО невелика: составляет 1-3 дБ на низких и средних частотах (до 500 Гц) и 3- 10 дБ - на более высоких частотах. Тем не менее укаэанный эффект звуко- поглощения следует учитывать при акустическом расчете предполагаемого устройства. Дополнительные условия, в соответствии с которыми уточняются эйачения й и Н по Формуле (17), - это соблюдение неравенстваь - иа также выполняющееся в некоторых случаях условие настройки полости глушителя, ограниченной внутренней поверхностью вставки 3 и крьппкой пат рубка 2 и торцовой стенки 4, в резонанс к основной частоте заглушаемого шума выхлопа Е , для чего величина Н принимается равной четверти длины 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 звуковой волны на основной частотеГ заглушаемого шума по ФормулеН (21)4 Сгде С - скорость распространенияозвука в газе, заполняющемполость глушителя, м/с. Выбор размера Н по Формуле (6) дает особенно большой эффект шумо - глушения в случаях, когда имеет место "тональный спектр шума выхлопа, т.е. такой спектр, в составе которого имеются одна или несколько частотных составляющих, не менее чем на 10 дБ превьщающих уровни других частотных составляющих спектра. В то же время внутренний диаметр дп вставки 3 должен быть возможно меньшим, чем обеспечивается наиболее эффективное поглощение шума данным устройством. При этом чем больше величина отношения Н/д , тем выше эффект звуко- поглощения данного устройства.Роль обмоток 11 и 20 вставки 3 и корпуса 1 не исчерпывается участием их в активном поглощении звуковой энергии вместе со звукопоглощающим наполнителем 1 О, но оказывается более значительной и в итоге обеспечивающей вклад в суммарный эффект снижения звуковой мощности шума выхлопа, сравнимый с акустической эффективностью звукопоглощающего наполнителя 1 О и находящегося за ним воздушного подслоя, поскольку укаэанные обмотки 11 и 20 оказывают существенное влияние на газодинамические.процессы в глушителе, от которых, в свою очередь, зависит как суммарная его эфФективность, так и излучательная способность впускного патрубка 2, которую мощно до той или иной степени снизить за счет выбора плотности намотки обмоток 11 и 20.Истекающая через впускной патрубок 2 газовая струя, имея на его срезе начальную скорость , тормозится затем внутри вставки 3 до нуля у торцовой стенки 4, например, по линейному закону, если воздухопроницаемость стенок вставки 3 и корпуса 1 вместе с покрытиями постоянна по высоте устройства (кривая 1 на Фиг.13). По такому же линейному закону (кривая 3на фиг.14) возрастает, например, давление по высоте корпуса 1 от величины Р, (давление на срезе впускного(22)к"о8 о ф 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 где о, - плотность газа в струе; - коэффициент торможения струи до подхода к торцовой стенке 4; е - ускорение свободного падения.Перепад давлений между атмосферным и внутри глушителя обуславливает истечение выбрасываемого газа через стенки устройства в радиальном направлении с расходом по высоте, пропорциональным перепаду давления.При неравномерной плотности обмоток 11 и 20 на внешней поверхности вставки 3 и корпуса 1, возрастающей от передней крышки впускного патрубка 2, но такой, что полное гидравлическое сопротивление глушителя сохраняется на прежнем уровне, скорость газовой струи внутри глушителя уменьшается от величины Ч до нуля (кривая 2 на фиг,13) по нелинейному закону, увеличивается и давление, однакоФуже до величины Р меньшей Р так как площади, ограничиваемые кривыми 4 и 3,и 2, должны быть одинаковыми в связи с тем, что неизменными в обоих случаях остается величина гидравлического сопротивления устройства и величина механической энергии истекающей газовой струи, Б результате уменьшения величины максимального перепада давления между атмосфЕрным давлением и давлением Р, внутри глушителя у торцовой стенки 4, а также выравнивания перепада давлений по высоте устройства достигается уменьшение максимума локального (на единицу площади) расхода выбрасываемого газа у торцовой стенки 4, а также общее выравнивание расхода газа через стенки по высоте глушителя. При этом, поскольку гидравлические потери пропорциональны 2-й степени скорости, а звуковая мощность вторичного звукообразования пропорциональна 6-8-й степени скорости потока, соответственно снижается общее гидравлическое сопротивление данного устройства (в связи с чем становится возможным увеличить среднюю плотность обмотки 20 корпуса 1 и среднюю плотность обмоткивставки 3 при заданной величине гидросопротивления и за счет этого повысить акустическую эффективность данного устройства) и снижается звуковая мощность вторичного шума при газодинамическом взаимодействии истекающей струи с элементами конструкции глушителя.При этом уменьшается также и опасность увлажнения и обмерзания, связанная с ней опасность снижения эффективности или полного выхода иэ строя глушителя шума, особенно при большом влагосодержании выбрасываемого газа. Известно, что пары жидкости, содержащиеся в выбрасываемом газе., могут конденсироваться в капельки жидкости, если температура газовой струи понижается в связи с понижением давления на срезе выпускного патрубка 2 ниже точки росы.Эти капельки задержкиваются, оседают в капиллярах звукопоглощающего наполнителя 1 О и снижают его звукопоглощающую способность, Они, кроме того, могут замерзать и разрушать капиллярную структуру наполнителя О при отрицательных температурах окружающей атмосферы и даже при комнатной температуре при глубоком переохлаждении газовой струи и плохом тепло- обмене с окружающей средой. Опасность .чрезмерного увлажнения звуко- поглощающего наполнителя 10 и обмерзания глушителя 9 исключается или сводится до минимума, а возможности применения глушителя шума в связи с этим значительно расширяются эа счет того, что при выравнивании перепада давлений и расхода вдоль оси устройства за счет неравномерности намотки обмоток 11 и 20 исключаются локальные перепады давления в газовом потоке, а значит, легче осуществима органиэация сброса газа в атмосферу через глушитель при температурах выше точки росы во всем его объеме. Этому в значительной степени способствует также практически полная воздухонепроницаемость (100%-ное живое сечение) сотовой конструкции вставки 3 и корпуса 1.Звукопоглощающий наполнитель 10, заполняющий сотовые ячейки 9 вставки 3, при этом играет двоякую роль в деле ослабления звуковой мощности газового потока, выбрасываемого черезвыпускной патрубок 2: разделяет газовый поток на отдельные струйки при прохождении через капилляры наполнителя 1 О, что само по себе способству".шителя,При приближенных расчетах выбираюттакие значения К и, при которых их произведение для одного и того же элемента конструкции (звукопоглощающего наполнителя 1 О, обмоток 11и 20 вставки 3 или корпуса 1) даетминимальную величину, вкладом же ос-тальных проницаемых элементов в гидравлическое сопротивление устройствапренебрегают,Расчетная величина о должнаудовлетворять условию ет снижению шумности газового потока, и активно поглощает энергию звуковых колебаний, распространяющихся в газовом потоке, за счет трения на стенках капилляров. При этом особенностью 5 глушителя шума является то, что сотовые ячейки 9 вставки 3 имеют ограниченные поперечные размеры, и их площади поперечного сечения возрастают в направлении к внешней поверхности корпуса 1, а также то, что газовый поток течет изнутри наружу устройства, Этим и обеспечиваются условия для надежного удержания наполнителя 10 в ячейках 9 одним только внешним покрытием обмотки 11, и нет необходимости в дополнительном применении для этой цели каких-либо устройств, например, конструкции типа перфорированного цилиндра, примыкающего к внутренней поверхности вставки 3. В результате внутренняя цилиндрическаяповерхность вставки образуется практически только пористой поверхностью звукопоглощающего наполнителя 10, чем при одних и тех же габаритных размерах устройства обеспечивается значительное снижение гидравлического сопротивления глушителя и вместе с тем существенное (на 10-20 дБ) повышение его звукопоглощающей способности. Этому способствует применение заостренных кромок колец 5 и ребер 6, образующих сотовую конструкцию вставки 3 и обращенных к оси корпуса 1. 35При использовании глушителя шума для снижения шума машин, работающих в режиме периодического (с периодом Т) сброса газа в течение времени ь , 40 причем сТ (на выхлопе пневмоцилиндра, пластинчатого компрессора и т.п.), приведенные рекомендации по его проектированию и расчету эффективности в основном сохраняют силу, за исключением того, что расчетная средняя скорость Ч, в данном случае может быть принята существенно большей величины. Кроме того, в данном случае имеется возможность дополнительного использования для глушения шума внутренней полости устройства в качестве буфера, выравнивателя давления, Гидравлическое сопротивление устройства и средняя скорость протекания газа Ч, могут быть значительно увеличены по сравнению с данным случаем, в котором важно только, чтобы давление в полости глушительного устройства в пределах периода его срабатывания Т успело сравняться с атмосферным до прихода следующей порции газа при следующем по счету выхлопа заглушаемой машины. При ь с Т, расчетная максимальная величины избыточного давления Р в полости глушительного устройства, создаваемая при каждом очередном выхлопе, рассчитывается по формуле, (23)1 И,Н+.с ) где Р - атмосферное давление, Па; Н - высота рабочей полости глушитель- ного устройства, м; с 1 ь - внутренний диаметр вставки, м; с 1 - внутренний диаметр впускного патрубка 2; 7 критическая (максимальная) скорость истечения газа через впускной патрубок 2, м/с (для приближенных расчетов может быть принята равной 300 м/с),безразмерный коэффициент формы газового импульса выхлопа, показывающий, какая часть массы газа прошла через впускной патрубок 2 в докритическом режиме расхода (обычно лежит л пределах=0,7-1,0 и в приближенных расчетах принимается=0,95); , - длительность выхлопа газа в закритическом режиме.Длительность выхлопа в атмосферу, увеличивающаяся из-эа присоединения к выпускному патрубку заглушаемой машины предлагаемого глушителя, увеличивается при этом до величины гГ 24)ь4.пгде сс - безразмерный приведнный коэффициент живого сечения проницаемых элементов конструкции глушительного устройства;- безразмерный приведенный коэффициент местного сопротивления глу