Пристрій зниження рівня звуку газоабразивного струменя

1. Пристрій зниження рівня звуку газоабразивного струменя, що містить вузол кріплення до надзвукового сопла, циліндричний корпус і виконані в ньому отвори підводу до струменя навколишнього повітря, який відрізняється тим, що корпус виконано у вигляді двох коаксіальних циліндричних оболонок, зовнішня оболонка має довжину, рівну повній довжині пристрою, а внутрішня встановлена симетрично відносно середини довжини зовнішньої оболонки так, що вхідна і вихідна частини пристрою являють собою частини зовнішньої оболонки, в порожнині між оболонками вста 3 44770 4 но звукопоглинаючий матеріал, а отвори підводу Загальними ознаками пристрою, що заявлянавколишнього повітря виконані у вигляді груп ється, і прототипу є: наявність вузла кріплення до щілин на вхідній і вихідній частинах глушника, принадзвукового сопла, циліндричний корпус і викочому їх повздовжні осі співпадають з твірною зовнані в ньому отвори для підводу до струменя нанішньої оболонки, необхідна і достатня у всіх вивколишнього повітря (газу) з метою утворення кільцевого супутного струменя. падках, на які поширюється об'єм правового Однак, прототипу притаманний ряд недоліків: захисту. не врахована можливість використання шумозагІнші відмітні ознаки характеризують оптимізалушуючих особливостей конструкції корпусу, корцію конструкції пристрою в окремих випадках його пус має неоптимальні розміри, розміщення та виконання. розміри отворів не забезпечують найбільш ефекЕфективність сукупності конструктивних ознак тивне формування супутного струменя, в конструзапропонованої корисної моделі при їх нерозривкції не враховані закономірності взаємодії газоабності та обов'язковості доведена рядом експериразивного струменя з поверхнею, що ментальних досліджень і теоретичних розрахунків обробляється, що приводить до зниження потуж[див., наприклад, Досанж Д.С., Бхутани П.К., Ахуджа К.К. Снижение шума сверхзвуковой струи с ності струменя та його продуктивності. помощью холодных и горячих соосных струй, АІАА Основне завдання запропонованого пристрою Journal, Ракетная техника и космонавтика, т. 16, - підвищення в порівнянні з прототипом ефектив№3, май 1978, с. 96-98.; Досанж Д.С., Абдельханості зниження рівня звуку газоабразивного струмид. Снижение шума сверхзвуковых струй, АІАА меня при поліпшенні його габаритних, вагових, Journal, Ракетная техника и космонавтика, т.9, технологічних та експлуатаційних характеристик. №12, декабрь 1971, с. 52-60.; ДосанжД.С., МонтеРішення поставленного завдання досягається гани. Глушение шума недорасширенной струи тим, що пристрій зниження рівня звуку газоабрапосредством вдува сходящейся веерной струи, зивного струменя, що містить вузол кріплення до AIAA Journal, Ракетная техника и космонавтика, т. надзвукового сопла, циліндричний корпус і вико7, № 3, март 1969; Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., нані в ньому отвори підводу до струменя навколишнього повітря, має корпус, виконаний у вигляді Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй двох коаксіальних циліндричних оболонок, причос преградами, М.: Машиностроение, 1977, 248 с.; му зовнішня оболонка має довжину, рівну повній Седельников Т.Х. Автоколебательное шумообрадовжині пристрою, а внутрішня встановлена симезование при истечении газовых струй, М.: "Наука", 1971, 85 с.; Самойлюк Е.П., Сафонов В.В. Борьба трично відносно середини довжини зовнішньої с шумом и вибрацией в промышленности, Киев. оболонки так, що вхідна і вихідна частини при"Вища школа", 1990, 167 с. Опис до патенту на строю являють собою частини зовнішньої оболонвинахід РФ №2246391 от 09.12.2002 г.; Гуськов ки, в порожнині між оболонками встановлено звукопоглинаючий матеріал, а отвори підводу С.В., Копченов В.И., Липатов И.И., Острась В.Н., навколишнього повітря виконані у вигляді груп Старухин В.П. Процессы торможения сверхзвукощілин на вхідній і вихідній частинах пристрою, вых течений в каналах. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.168 с. та інше]. причому їх повздовжні осі співпадають з твірною Газоабразивний струмінь, як правило, генерує зовнішньої оболонки. в робочій зоні звук рівня 120 дБ, пристрої зниженКрім того, площина середини щілинних отворів ня рівня шуму повинні знижувати цю величину, в для груп отворів на вхідній частині співпадає з найкращому випадку, до 85 дБ. площиною вихідного отвору надзвукового сопла, Зниження звуку активним пристроєм для цилідля груп отворів на вихідній частині - розташована від вихідної площини пристрою на відстані 0,5 - 0,6 ндричного кругового каналу розраховують із співйого внутрішнього діаметра, а площа кожної групи відношення щілинних отворів складає 0,6 - 0,8 площі прохідноϕ(α )l ∆L = 4,4 дБ, го поперечного перерізу зовнішньої оболонки корd пусу. де ϕ(α ) - умовний коефіцієнт звукопоглинання Крім того, розміри пристрою вибрано із співоблицювання пристрою, який залежить від коефівідношення цієнта звукопоглинання матеріалу, що використоDBH ≥ dc + 2(L - lс)tgα, вується. де: DBH - внутрішній діаметр пристрою; l, d - відповідно довжина і діаметр поперечного dc - діаметр вихідної частини сопла; перерізу внутрішнього каналу пристрою. L - довжина корпусу пристрою; Взагалі затухання звуку в трубчатих пристроях lс - довжина циліндричної частини сопла; зниження рівня звуку пропорціональне числу їх α - кут розльоту твердих частинок. калібрів: Сукупність таких істотних відмітних ознак за∆L = 4,4ϕ(α) ⋅ K гл ; K = l / d. пропонованого пристрою зниження рівня звуку газоабразивного струменя, як те, що його корпус Величину ϕ(α ) в залежності від коефіцієнту виконано у вигляді двох коаксіальних циліндричзвукового поглинання використаного матеріалу, них оболонок, зовнішня оболонка має довжину, наведено в таблиці 1. рівну повній довжині пристрою, а внутрішня встановлена симетрично відносно середини довжини зовнішньої оболонки так, що вхідна і вихідна частини пристрою являють собою частини зовнішньої оболонки, в порожнині між оболонками встановле 5 44770 6 0,5 - 0,6 його внутрішнього діаметра, причому площа кожної групи щілинних отворів складає 0,6 Таблиця 1 0,8 площі прохідного поперечного перерізу зовнішньої оболонки корпусу. α 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Розміри пристрою будуть оптимальними, якщо ϕ(α ) 0,1 0,2 0,35 0,5 0,65 0,9 1,2 1,6 2,0 4,0 їх вибирати з урахуванням газодинамічної картини течії газоабразивного струменя, схема якої для Наприклад, при довжині корпуса пристрою 21 внутрішньої порожнини пристрою приведена на см, внутрішнім діаметрі 3,5 см, ϕ(α ) = 0,65 Фіг.1. На ній схематично зображено - А - надзвукове сопло, Б - корпус пристрою, (а - а) - лінія, що 0,65 ⋅ 210 ∆L = 4,4 ≈ 17,2∂Б. обмежує область розльоту твердих частинок газо35 абразивного струменя. Як видно із наведеного, для зниження рівня Для забезпечення оптимальних експлуатаційзвуку до прийнятних величин використання тільки них характеристик пристрою, його розміри повинні пристрою трубчатої конструкції з облицюванням із бути вибрані із співвідношення: звукопоглинаючого матеріалу недостатньо. ДовоDBH ≥ dc + 2(L - lс}tgα, диться додатково ускладнювати конструкцію, наде: DBH - внутрішній діаметр пристрою; приклад, використовуючи фізичні ефекти зниженdc - діаметр вихідної частини сопла; ня рівня звукових коливань створенням кільцевих L - довжина корпусу пристрою; супутніх основному струменів. lс - довжина циліндричної частини сопла; Наявність у пристрої конструктивної ознаки α - кут розльоту твердих частинок. "корпус, виконаний у вигляді двох коаксіальних Конструкція запропонованої корисної моделі оболонок, причому зовнішня оболонка має довжипояснюється кресленнями, де на Фіг.2 наведено ну, рівну повній довжині пристрою, а внутрішня повздовжній розріз пристрою та поперечні розрізи встановлена симетрично відносно середини довйого корпусу по площинах середин щілинних отвожини зовнішньої оболонки так, що вхідна і вихідна рів. частини пристрою являють собою частини зовнішПристрій містить вузол кріплення 1 до надзвуньої оболонки" обґрунтовується тим, що така конскового сопла 2, зовнішню 3 та внутрішню 5 циліндтрукція корпусу дає змогу значно зменшити масу ричні оболонки, в порожнині між якими розміщено вхідної і вихідної частин пристрою, а також забеззвукопоглинаючий матеріал 4. Внутрішня оболонка печити найкращі умови для звукоізоляції газоаб5 встановлена симетрично відносно середини зоразивного струменя. внішньої оболонки 3, так, що вхідна і вихідна часНаявність конструктивної ознаки "в порожнині тини пристрою являють собою частини зовнішньої між оболонками встановлено звукопоглинаючий оболонки, в яких виконано отвори підводу зовнішматеріал" дозволяє значно збільшити ефективнього повітря в вигляді груп щілин на вхідній часність зниження рівня звуку газоабразивного струтині - 6, а вихідній - 7, причому їх повздовжні осі меня, причому така компоновка корпусу дозволяє співпадають з твірною зовнішньої оболонки 3. встановити звукопоглинаючий матеріал на ділянці Площина І середини груп щілинних отворів на вхімаксимального звукового випромінювання струдній частині співпадає з площиною вихідного меня. отвору надзвукового сопла 2, а площина II сереОзнака "отвори підводу навколишнього повітдини груп отворів на вихідній частині пристрою ря виконані у вигляді груп щілин на вхідній і вихідрозташована на відстані 1 від вихідної площини ній частинах пристрою, причому їх повздовжні осі пристрою і дорівнює 0,5 - 0,6 його внутрішнього співпадають з твірною зовнішньої оболонки" дає діаметра. При цьому площа кожної групи щілинних можливість підвищити ефективність зниження рівотворів складає 0,6 - 0,8 площі прохідного попеня звуку шляхом утворення за рахунок ежекції до речного перерізу зовнішньої оболонки корпусу. основного струменя через групу щілин на вхідній Пристрій працює в такий спосіб. На виході з частині пристрою навколишнього повітря і ствосопла 2 формується надзвуковий газоабразивний рення таким чином кільцевого струменя, супутного струмінь (див. Фіг.1), межа якого визначається куосновному. Ежекція навколишнього повітря через том α розльоту твердих частинок (лінія а - а), при отвори у вихідній частині пристрою дозволяє сфоцьому струмінь генерує звукові коливання, які вирмувати газодинамічну картину течії основного промінюються в навколишнє середовище. Енергія струменя в районі його взаємодії з оброблюваною звукових коливань зменшується за рахунок поглиповерхнею таким чином, що при зниженні рівня нання її корпусом пристрою та звукопоглинаючим звуку основного струменя збільшується його потуматеріалом 5, та перетворення її в теплову енержність та продуктивність в порівнянні з тим випадгію. Одночасно через групу щілинних отворів 6 на ком, коли б цих отворів не було. вхідній частині пристрою та 7 на його вихідній часЕкспериментальні дослідження показали, що тині здійснюється ежекція навколишнього повітря найбільший ефект зниження рівня звуку газоабрав середину пристрою з утворенням супутних оснозивного струменя при одночасному збільшенні вному кільцевих струменів, що забезпечують покоефіцієнта корисної дії пристрою досягається, дальше зниження рівня звукових коливань, які якщо отвори виконано у вигляді щілин, повздовжні генеруються газоабразивним струменем, шляхом осі яких співпадають з твірною зовнішньої оболондодаткового поглинання їх енергії та охолодження ки, площина середин їх на вхідній частині прикорпусу пристрою. строю співпадає з площиною вихідного отвору Таким чином, пристрій запропонованої конснадзвукового сопла, а на вихідній частині - розтатрукції в порівнянні з відомими забезпечує більш шована від вихідної площини пристрою на відстані 7 44770 ефективне зменшення рівня звуку надзвукового характеристик. газоабразивного струменя без погіршення інших Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне 8 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601