Карачун В.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

ПАСИВНЕ ГАСІННЯ ШУМУ

Конструкція належить до машинобудування, а саме до глушників шуму, і може бути використаний для зниження шуму різноманітних пневмосистем шумонебезпечного обладнання при викиді відпрацьованих газових струменів в оточуюче середовище.

Відомий глушник шуму газового струменя, який містить корпус і канал з вхідним і конусоподібним розширним вихідним отворами, з’ємну кришку з конічним виступом, що входит усередину каналу, а також кільце із звукопоглинаючого матеріалу для перекривання вихідного отвору з можливим регулюванням останнього [1].

Газовий струмінь при надходженні в канал глушника розширюється і на виході, завдяки конічному виступу на кришці, змінює свій напрям на 90⁰. Внаслідок цього, газовий струмінь втрачає свою швидкість, що призводить до зменшення його акустичної енергії. Ця енергія втрачається також за рахунок поглинання стінками каналу, облицьованих звукопоглинаючим матеріалом. Значна частка акустичної енергії втрачається за рахунок тертя при проходженні газового струменя крізь пористе звукопоглинаюче кільце.

Кільце може бути заміненим, а його ширина може регулюватися за допомогою гвинтів. Заміна ширини звукопоглинаючого кільця дозволяє регулювати швидкість газового струменя на виході. Внаслідок цього, такий глушник можна вживати для глушіння газових струменів різної швидкості. Зниження шуму за допомогою такого глушника складає 7 дБ, а на високих частотах сягає 15 дБ. Звукопоглинаючим матеріалом в глушнику може бути, наприклад, пористий поглинач вініпор.

Недоліком цього технічного рішення постає його недостатня пропускна спроможність, що обмежує галузі використання, і до того ж відносно невелика ефективність шумогасіння газового струменя з причини наявних недоліків обраного технічного рішення.

Відомий також глушник шуму газового струменя, який містить виконані з пористого матеріалу циліндричний корпус з центральним циліндричним каналом і кришками на торцях, а також штуцер для подачі ззовні газового струменя [2].

Пористість поліетиленового глушника газового струменя становить вісімдесят відсотків, що забезпечує його високу звукопоглинаючу ефективність. Поліетилену притаманні також суттєві міцнісні властивості.

За тривалої експлуатації, у глушнику газового струменя можливе виникнення певного протитиску внаслідок забруднення, через що він потребує досить частої заміни стакану глушника на новий.

Недолік цього технічного рішення полягає у відносно низькій ефективності глушіння шуму, яка обумовлена безперешкодним переміщенням газового струменя в центральному каналі корпусу.

В основу поставлена задача підвищення ефективності глушіння шуму різноманітних пневмосистем при викиді відпрацьованих газових струменів в навколишнє середовище шляхом інтенсифікації розсіяння звукової енергії формуванням додаткового примусового руху газового струменя по заздалегідь обраному шляху проходження з неодмінною зміною його швидкості і напрямку прямування.

Поставлена задача вирішується тим, що усуває недоліки відомого рішення і пропонує нове ефективне технічне рішення з новим технічним результатом.

Заявлений глушник шуму газового струменя містить виконані з пористого матеріалу циліндричний корпус з центральним циліндричним каналом і кришками на торцях, а також штуцер для пропускання ззовні газового струменя, згідно заявленого винаходу глушник шуму газового струменя обладнаний розміщеною в центральному циліндричному каналі корпусу і виконаною, наприклад, з листового металу псевдосферою (поверхня обертання трактриси навколо своєї осі [3]), внутрішня поверхня якої шорстка, а в поперечному перерізі має форму трактриси, що обертанням навколо своєї осі утворює, власне, поверхню псевдосфери, один відкритий край якої з’єднується із штуцером для пропускання ззовні газового струменя, другий край встановлений в протилежну пористу торцеву кришку і має отвори для виходу в пористу торцеву кришку глушника відпрацьованого газового струменя, а на лінії поздовжньої осі псевдосфери, співвісно з нею більшою своєю оссю, встановлений посередині газодинамічнй обтікач складений з двох прикреплених до колеса однакових частин спільно утвореною поверхнею якого слугує тривісний еліпсоїд обертання.

Аналіз причинно-наслідкових зв’язків дозволяє дійти висновку, що наведені ознаки заявленого глушника газового струменя належать до суттєвих, бо забезпечують досягнення нового технічного результату, вигідно відрізняючи конструкція від відомих.

Технічний результат від використання глушника газового струменя забезпечується розміщенням в центральному циліндричному каналі глушника газового струменя виконаної, наприклад, з листового металу, псевдосфери, один відкритий кінець якої з’єднується із штуцером для пропускання ззовні газового струменя, другий кінець встановлений в протилежну пористу торцеву кришку глушника і має отвори для виходу відпрацьованого газового струменя, а на лінії поздовжньої осі псевдосфери, співвісно з нею більшою своєю оссю, встановлений в центрі газодинамічний обтікач у вигляді тривісного еліпсоїда обертання.

Псевдосфера формує додатковий примусовий рух газового струменя по заздалегідь обраному шляху проходження з неодмінною зміною швидкості і напрямку руху газового струменя. Виконання внутрішньої поверхні псевдосфери шорсткою (із звукопоглинаючого матеріалу) слугує додатковому розсіюванню звукової енергії газового струменя.

Глушник шуму газового струменя (рис. 1) використовується для зниження шуму різноманітних пневмосистем шумоутворюючого обладнання, відбійних молотків тощо і містить виконані з пористого матеріалу, наприклад, поліетилену, корпус 1 з центральним циліндричним каналом 2 і кришками 3 на торцях, одна з яких має штуцер 4, який кріпиться гайкою 5 до торцевої кришки. В центральному циліндричному каналі 2 розміщена виконана, наприклад, з листового металу, псевдосфера, внутрішня поверхня якої шорстка, а в поперечному перерізі має форму трактриси 6, що обертанням навколо своєї осі 7 утворює, власне, поверхню псевдосфери (рис. 1).Один відкритий край 8 псевдосфери з’єднується із штуцером 4 для пропускання ззовні газового струменя 9, другий край 10 встановлений в торцеву кришку 3, в яку через отвори 11 виходить відпрацьований газ 12. До колеса 13 кріпляться великими торцями дві однакові половини псевдосфери (фіг. 1), а також дві однакові половини 14 газодинамічного обтікача. Газовий струмінь 9 рухається ззовні через штуцер 4 і прямує до внутрішньої порожнини 15, звідкіля, обминаючи газодинамічний обтікач, надходить до протилежного краю псевдосфери, а звідти через отвори 12 виходить в пористу кришку 3 і значно ослабленим потрапляє до навколишнього середовища.

Робота заявленого глушника газового струменя здійснюється наступним чином. При надходженні ззовні через штуцер 4 газового струменя 9 до передньої частини 15 псевдосфери, периферійним часткам газового струменя надається заданий примусовий рух із швидкістю V, траєкторія руху яких повторює лінію трактриси 6. В передній частині псевдосфери складові швидкості руху часток газового струменя напрямлені протилежно і тиснуть на шорстку внутрішню поверхню псевдосфери викликаючи розсіяння звукової енергії. У вихідній частині псевдосфери, навпаки, швидкості напрямлені назустріч одна одній і слугують додатковому розсіянню звукової енергії. Входячи через штуцер 4 всередину псевдосфери, газовий струмінь на шляху до виходу 10 багато разів змінює напрям і швидкість руху, що слугує ефективному розсіянню його звукової енергії. Нарешті, на виході, змінюючи напрям руху на 90⁰ , газовий струмінь 12, остаточно ослаблений, проходить крізь отвори 11 і надходить до пористої кришки 3, а з неї потрапляє до навколишнього середовища значно втративши свою звукову енергію.

Таким чином, використання пропонуємого глушника шуму газового струменя дозволить, завдяки новим властивостям, підвищити інтенсивність розсіяння первісної звукової енергії пройдешнього ззовні через штуцер у псевдосферу газового струменя, що суттєво підвищить ефективність шумогасіння.

Література

1. А.с. 699542 СССР, М.Кл.² G10К 11/00. Глушитель шума газового потока [Текст]/ Л.В. Кивленок, В.М. Леонтьев (СССР). – № 2571615/28-10; заявл. 16.01.78; опубл. 25.11.79, Бюл. №43. – 1.с.: ил.

2. Заборов, В.И. Защита от шума и вибраций в черной металлургии [Текст]/ В.И. Заборов, Л.Н. Клячко, Г.С. Росин; под. ред. В.И. Заборова. – М.: Металлургия, 1976. – 248 с.

3. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов [Текст]/ И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. – М.: Наука, 1964. – 608 с.