Мельник В.М.

Національний технічний університет України «КПІ»

РОЗСІЯННЯ ЕНЕРГІЇ ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ
ПОЗДОВЖНЬОЮ ПЕРФОРАЦІЄЮ

Конструкція відноситься до машинобудування, зокрема до глушників шуму газового струменя і може бути використана в двигунах внутрішнього згоряння.

Відомий глушник шуму газового струменя (ГШ), який містить складений щонайменьше з двох коаксіальних циліндрів корпус з впускним і випускним патрубками та торцевими і внутрішніми перегородками, а також розміщену в отворах внутрішніх перегородок трубу з заглушкою та отворами на одному кінці.

Недолік цього ГШ полягає у відносно складній конструкції, що породжене наявністю внутрішніх перегородок і труднощами виготовлення.

Відомий також ГШ, який містить циліндричний корпус з отворами для виходу струменя і кришками на торцях, одна з яких має впускний патрубок, а також розміщені вздовж осі корпусу прилегло до його кришок центральну і додаткову труби з отворами на протилежних кінцях.

Цей ГШ є найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю та досягаємим ефектом і прийнятий за найближчий аналог.

Недолік відомого ГШ полягає у відносно низькій ефективності глушіння шуму внаслідок прямолінійного переміщення газового струменя, який охоплює додаткову трубу.

В основу конструкції поставлена задача підвищення ефективності глушіння шуму шляхом надання окремим модульованим наскрізними прорізями потокам газового струменя просторового руху через змінний об’єм акустичного середовища, замість прямолінійного, що забезпечує більш інтенсивну дисипацію звукової енергії і підвищує, тим самим, ефективність глушіння шуму.

Поставлена задача вирішується тим, що в ГШ, який містить циліндричний корпус з отворами і кришками на торцях, одна з яких має впускний патрубок, а також розміщені вздовж осі корпусу прилегло до його кришок центральну і додаткову труби з отворами на протилежних кінцях, згідно корисної моделі новим є те, що центральна і додаткова труби мають на своїх поверхнях однакову кількість рівних типорозмірів симетричних наскрізних поздовжніх прорізів, а додаткова труба повернута відносно осі корпусу на такий кут, щоб прорізи центральної труби знаходились напроти середин суцільних проміжків додаткової труби.

Зазначена відмітна ознака забезпечує надання окремим модульованим наскрізними прорізями потокам газового струменя просторового руху через змінний об’єм акустичного середовища, замість прямолінійного в найближчому аналогу, що забезпечує більш інтенсивну дисипацію звукової енергії і підвищує, тим самим, ефективність глушіння шуму (див., наприклад, В.И. Заборов, Л.Н. Клячко, Г.С. Росин, Защита от шума и вибраций в черной металлургии. - М.: Металлургия, 1976, с. 98, рис. 31).

На рисунку зображений ГШ в поздовжньому перерізі.

ГШ містить циліндричний корпус 1 з отворами 2 і кришками 3, 4, одна з яких має впускний патрубок 5. По осі корпусу 1 прилегло до кришок 3, 4 розміщені центральна 6 та додаткова 7 труби з прорізями 8 і 9 відповідно. Наскрізні прорізі 8 і 9, а також отвори (перфорація) 2 в корпусі 1, слугують спочатку модуляції (подрібненню) потоку прийдешнього через патрубок 5 газового струменя, а потім виходу відпрацьованого газу до навколишнього середовища. Наявне несуміщення прорізів 8 додаткової труби 7 з прорізями 9 центральної труби 6 забезпечують зміну напрямку руху газового струменя і надання йому просторового характеру, а виконання додаткової труби із шорсткого матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання забезпечить втрату звукової енергії струменя за рахунок тертя.

Рис. 1.

Працює ГШ наступним чином.

При надходженні через патрубок 5 стиснутого відпрацьованого газу 10 до порожнини центральної труби 6, його коловий струмінь модулюється прорізями 9 центральної труби 6 на окремі плоскі потоки 11 різних напрямків руху відносно вхідного струменя 10, які надходять в порожнину 12 між центральною 6 і додатковою 7 трубами і, поділяючися на два потоки 13 протилежних напрямків, на проти ході з потоками суміжних прорізей гасять звукову енергію струменя. Дійшовши до прорізів 8, суттєво ослаблений потік надходить в порожнину 14 корпусу 1 вкотре змінивши напрям руху, і потрапляє до значно більшого об’єму акустичного середовища, втрачаючи внаслідок цього додатково звукову енергію. Надійшовши до перфорації 2 корпусу 1, струмінь знову змінює напрям кута на і остаточно ослабленим потрапляє в навколишнє середовище знову втрачаючи частку звукової енергії.

Оскільки переміщенню прийдешнього ззовні до центральної труби 6 газового струменя 10 аж до його виходу в навколишнє середовище притаманні просторові зміни напрямку руху його складових, зміна об’ємів каналів акустичного середовища, зустріч на протиході подрібнених потоків, що відсутнє в найближчому аналогу, нарешті, дисипація звукової енергії газового струменя на шорсткій поверхні додаткової труби 8, початкова звукова енергія відпрацьованого газу стрімко зменшується. Інтенсивна дисипація звукової енергії призведе до росту ефективності глушіння шуму.