Tlumiče hluku odfuku

Je-li uvolněn ventil, který umožňuje proudění plynu z prostoru, kde je relativně značný tlak do volného prostoru, nebo do prostoru s podstatně menším tlakem, je průvodním jevem této činnosti hluk značné intenzity.

Takto vzniklý hluk při činnosti přepouštěcích ventilů velkých kompresorů, při činnosti přepouštěcích ventilů parních kotlů, odtlakovacích ventilů plynovodů a autoklávů často přesahuje i v relativně značné vzdálenosti hladiny hluku, které stávající nařízení vlády považuje za maximálně přípustné.

Není-li tento stav vyřešen již ve stadiu výstavby dochází k protestům postižených, následně k zákroku orgánů hygienického dozoru a potom k urychlené dodatečné realizaci často provizorního technicky riskantního nevyzkoušeného zařízení.

Požadavky na útlum tlumiče

Obr. 1

Na obrázku č. 1 je typická situace. Na střeše objektu je umístěn vývod potrubí napojeného na redukční ventil. Hluk je vyzařován v ústí potrubí, označme hladinu akustického výkonu zdroje hluku jako L_WZ (bez tlumiče hluku). Protože se hluk může šířit do volného prostoru prakticky v kulových vlnoplochách bude hodnota směrového činitele Q = 4 a vztah pro výpočet hladiny hluku způsobené zdrojem ve vzdálenosti r od zdroje hluku je:

Porovnáme-li pak hladinu vypočtenou s hladinou požadovanou nařízením vlády musíme, pokud je hluk zdroje v daném místě vyšší navrhnout tlumič hluku, jehož požadavky na minimální útlum stanovíme z výrazu:

kdy hodnoty +3 respektuje možnosti odrazu od okolního terénu, budov apod.

Předpokládejme, že jde o běžný redukční ventil, hladina akustického výkonu je cca L_WZ = 150 dB. Chceme-li dodržet limitní hladinu hluku ve venkovním prostoru v noční době je třeba dodržet hladinu L_A = 40 dB. Započteme-li hodnoty přirozeného útlumu daného vzdáleností ústí výfuku od chráněného prostoru obdržíme pro jednotlivé vzdálenosti následně uvedené požadavky na útlum tlumiče hluku:

Z uvedeného přehledu je patrné,že i v relativně značné vzdálenosti je hluk přepouštění subjektivně patrný a že zbytečné šetření v nároku na dosažený útlum není vždy nejlepší řešení vznikající situace.

Řešení tlumiče

Společnost Greif-akustika, s.r.o. ve svém začátku řešila problematiku snížení hluku přepouštěcích ventilů nejdříve u velkých turbokompresorů, následně pak byly zhotoveny tlumiče hluku pro přepouštění stlačených plynů a odfuku páry.

Obr. 2

Na obrázku č. 2 je schéma provedení tlumiče realizované v letech 1991-96. Tlumič je sestaven z dvoudílné ocelové svařované komory. Stěny komory jsou dvojité, vnitřní prostor je vyplněn vláknitým materiálem.

Do přední části komory je zavedeno potrubí kterým vstupuje vzdušina po průtoku škrticím ventilem. Potrubí je směrováno na zadní stěnu komory, kde je umístěn rozrážecí kus tvaru plochého V. Proud plynu o značné rychlosti naráží na rozrážecí kus, obrací se o 180° a je tlačen do absorpční komory, která je vytvořena tlumiči typu G 200 x 500 x 2000.
Podle požadavků na útlum bylo možno volit délku tlumicí komory tak, aby bylo dosaženo požadovaného útlumu. Sílu a složení izolační stěny komory bylo třeba navrhnout s ohledem na požadovaný útlum tak, aby případná nízká neprůzvučnost stěny komor nebyla příčinou snížení efektu tlumiče.

Podle udávaného množství protékající vzdušiny byla pak volena celková průtočná plocha komory, jednak s ohledem na životnost tlumicích elementů, dále pak na hluk vznikající prouděním, pokud by byla rychlost proudění značná mohlo by dojít k omezení tlumícího efektu vznikem sekundárního hluku prouděním na protiděšťových žaluziích.
Podle povahy media a místních možností byl tento tlumič realizován i ve vertikálním provedení, kdy byl doplněn protidešťovou stříškou, pro zvýšení efektu byla její spodní strana provedena jako absorber.

Obr. 3

Pokud je do tlumiče přiváděn hluk po průchodu škrticím ventilem nedochází k potížím. Jsou-li provozní podmínky tlumiče upraveny tak, že najížděný stroj má zavřený výtlak a plně otevřený redukční ventil je třeba mimořádně zesílit konstrukci skříně, tvar kvádru je sice ideální pro využití typových tlumičů G - jsou vyráběny ve značném počtu na výrobní lince, odolnost proti vnitřnímu přetlaku skříně tvaru kvádru však problematická pro vysoké tlaky (pro některé případy odfuku plynu v zásobnících je výstupní tlak na odfuku 10 MPa).
Bylo proto navrženo nové typové řešení, schéma je patrné z obr. č. 3. Tlumič má tvar válce, který je rozdělen na tři základní části.

V první části je vstup plynu, redukční systém, kde dochází k postupné expanzi plynu a odtokové zařízení, které umožňuje odvod vody při kondenzaci páry a zpětný odvod kondenzátu (zejména u tlumičů, kde je protékajícím médiem pára).
Ve střední, druhé části, je instalován absorpční tlumicí systém. Vedle dostatečné akustické účinnosti je systém realizován tak, že odolává značnému tlaku a případným vibracím. Mimořádná pozornost je věnována návaznosti spojení děrovaných plechů. Absorpční výplně jsou zakryty zdvojenou podpůrnou stěnou tak, aby i případném zvýšení rychlosti průtoku k hranici 100m/s nedošlo k úletu vláken absorpčního materiálu.

Horní část tlumiče je uklidňovací komora, kde dochází k výstupu plynů, je opatřena sítí proti ptákům, horní část je provedena jako absorber. V nejvyšší části je pak manipulační oko umožňující velmi jednoduché uvázání tlumiče při montáži a manipulaci.

Povrch tlumiče je vždy otryskán a šopován směsí hliníku a zinku a podle požadavku odběratele natřen dvousložkovou barvou s mimořádnou odolností. Šopování povrchu zabraňuje případné povrchové korozi (stékání rzi v průběhu let), ke které dochází zejména je-li tlumič v provozu, jeho provozní teplota je značná a povrch je prudce ochlazen deštěm.

Podle požadavků a nároku provozu jsou tlumiče vyráběny i z nerezové oceli, nebo z uhlíkaté oceli s úpravou spodní části, která je šopována na vnitřním povrchu hliníkem.
Takto řešená konstrukce tlumiče umožňuje jednoduchou typizaci a unifikaci dílů.

Realizace

Na obrázku č. 4 jsou tlumiče hluku odfuku plynu zajišťující snížení hluku na hladinu L_A5 = 85 dB ve vzdálenosti 5 m od ústí, vstupní tlak media 10 MPa.

Obr. 4

Na obrázku č. 5 je tlumič hluku dvou autoklávů omezující hluk na hladinu L_A = 85 dB při periodickém odfuku zařízení podle pracovního cyklu.

Obr. 5

Na obrázku č. 6 je tlumič hluku přefuku páry - provedení z nerezové plechu, hladina na výstupu L_A1 = 80 dB ve vzdálenosti 1 m.

Na obrázku č. 7 je tlumič hluku instalovaný za redukční ventil plynu, tlumič pracuje v přetlaku 1,5 Mpa.

Obr. 6		Obr. 7

Závěr

Dosavadní zkušenosti s novou řadou tlumičů hluku, kdy vlastní návrh a konstrukce umožňují vcelku jednoduchý provozně vyzkoušený výpočet hlavních rozměrů, ukazují, že prakticky pro všechny běžné druhy tlumičů odfuku je možno použít jeden z rozměrů vstupní komory. Podle požadavků na útlum tlumiče lze navrhnout odpovídající typové provedení absorpční části a na základě množství protékajícího plynu pak realizovat výstupní část. Zbývá pak volit materiál podle požadavku odběratele na životnost a cenu zařízení a tloušťku stěn komory podle zadaného tlaku.

Daná koncepce úspěšně řešila i extremní případ, kdy na výdech přefuku páry kotle bylo třeba instalovat tlumič hluku zajišťující za provozu hladinu hluku L_A1 = 40 dB, ve vzdálenosti 1 m od ústí (potrubí ústilo z kotelny na dvorek mateřské školy).