低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，包括進(jìn)氣管、消聲器殼體及出氣管，在所述消聲器殼體的軸心位置設(shè)有內(nèi)筒體，該內(nèi)筒體包括有從外向里依次設(shè)置的內(nèi)筒穿孔管和吸聲材料層，在所述內(nèi)筒穿孔管的管壁上均布若干穿孔；在所述消聲器殼體和內(nèi)筒體之間還設(shè)置有中層套筒體，該中層套筒體的筒壁包括有從外向里依次設(shè)置的套筒體外管、吸聲材料層和套筒體內(nèi)孔管，在所述套筒體內(nèi)孔管的管壁上均布有若干穿孔；在中層套筒體的套筒體外管與消聲器殼體的內(nèi)壁間固定設(shè)置有隔板。該排氣消聲器不僅能實(shí)現(xiàn)排氣管路的高頻消聲，而且氣體流動阻力低，結(jié)構(gòu)合理可靠，并兼具火星熄滅功能，特別適用于船舶、工程機(jī)械及柴油機(jī)發(fā)電領(lǐng)域中。
【專利說明】低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動機(jī)排氣火星熄滅消聲器，尤其涉及一種用于船舶內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的排氣火星熄滅消聲器。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)是應(yīng)用最廣泛的動力機(jī)械，是船舶、車輛及工程機(jī)械等的主要動力源，內(nèi)燃機(jī)也是噪聲污染的重要來源，其中以排氣噪聲最為嚴(yán)重。內(nèi)燃機(jī)排氣噪聲主要有排氣基頻和諧頻噪聲、渦流緩?fù)牧髟肼暋庵舱裨肼暤葞讉€方面。因此內(nèi)燃機(jī)噪聲存在頻率范圍相對較寬的特點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有的消聲器主要的三大類:抗式消聲器、阻式消聲器和阻抗復(fù)合式消聲器?？故较暺髦饕峭ㄟ^聲波的反射、干涉來減少向下游傳播聲能，通常具有良好的低頻衰減性能。阻性消聲器是通過內(nèi)裝的吸聲材料吸收聲能以減低向下游的傳播，阻式消聲器能有效地降低中高頻噪聲，但其低頻性能較差。阻抗復(fù)合式消聲器是上述兩種結(jié)構(gòu)的綜合，優(yōu)化設(shè)計(jì)的阻抗復(fù)合式消聲器具有低、中、高頻的消聲效果。船舶用柴油機(jī)輸出功效率大，排氣溫度高、流量大、排氣噪聲頻率范圍寬。對于大功率船用柴油機(jī)，除需要具有良好的寬頻帶消聲性能，還必須保證排氣暢通，壓力損失小。目前船用內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器主要是用于消除中低頻噪聲的擴(kuò)張式消聲器，往往存在消聲頻帶窄，難以覆蓋聲波較高的噪聲頻帶，或者容易在排氣管路中形成較大的流動阻力和排氣背壓，內(nèi)燃機(jī)功率損耗大。此外，由于船用柴油機(jī)氣缸內(nèi)燃燒不充分，經(jīng)常在排氣中存在一些火星，這些火星同廢氣一同由排氣口排出。如果排氣口附近存在易燃物品，極易發(fā)生火災(zāi)。為此，需安裝火星熄滅裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，它不僅能實(shí)現(xiàn)排氣管路的寬頻消聲，而且氣體流動阻力低。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，包括進(jìn)氣管、消聲器殼體及出氣管，所述進(jìn)氣管和出氣管分別穿過消聲器殼體的進(jìn)氣端殼體和出氣端殼體而固定連接于消聲器殼體上，在所述消聲器殼體的軸心位置設(shè)有內(nèi)筒體，在該內(nèi)筒體的兩端分別固定設(shè)置有進(jìn)氣端導(dǎo)流錐和出氣端導(dǎo)流錐，該內(nèi)筒體包括有從外向里依次設(shè)置的內(nèi)筒穿孔管和吸聲材料層，在所述內(nèi)筒穿孔管的管壁上均布若干穿孔；在所述消聲器殼體和內(nèi)筒體之間還設(shè)置有中層套筒體，該中層套筒體的筒壁包括有從外向里依次設(shè)置的套筒體外管、吸聲材料層和套筒體內(nèi)孔管，在所述套筒體內(nèi)孔管的管壁上均布有若干穿孔；在中層套筒體的套筒體外管與消聲器殼體的內(nèi)壁間固定設(shè)置有隔板；所述中層套筒體通過中層筒體撐桿固定懸接于消聲器殼體，所述內(nèi)筒體通過內(nèi)筒體撐桿固定懸接于中層套筒體的筒腔內(nèi)。
[0006]在所述內(nèi)筒體的內(nèi)筒穿孔管和吸聲材料層之間還設(shè)置有玻纖布層；在中層套筒體的吸聲材料層和套筒體內(nèi)孔管之間也設(shè)置有玻纖布層。
[0007]所述消聲器殼體總長L與中層套筒體長度A之比L/A= 2— 3。
[0008]所述進(jìn)氣端導(dǎo)流錐和/或出氣端導(dǎo)流錐的錐角α=60° — 90°。
[0009]所述吸聲材料層為巖棉層。
[0010]內(nèi)筒體具有中空芯腔。
[0011]呈筒狀結(jié)構(gòu)的中層套筒體的筒壁端部采用圓弧面結(jié)構(gòu)。
[0012]所述消聲器殼體、中層套筒體、內(nèi)筒體、進(jìn)氣管和出氣管的中心線處于同一直線上。
[0013]在所述進(jìn)氣端導(dǎo)流錐和/或出氣端導(dǎo)流錐的錐面上固定設(shè)置有旋流葉片。
[0014]在上述結(jié)構(gòu)中，由于進(jìn)氣管和出氣管分別穿過消聲器殼體的兩端殼體，從而形成突擴(kuò)膨脹和突然收縮的進(jìn)氣流道和出氣流道，聲波在膨脹和收縮管道截面突變，造成該通道內(nèi)聲阻抗的突變，使聲波傳播方向發(fā)生改變，在管道內(nèi)發(fā)生反射和干擾，從而有效地實(shí)現(xiàn)中、低頻噪聲的消聲。又由于在中層套筒體中設(shè)置有內(nèi)筒體，相互套置的中層套筒體與內(nèi)筒體之間形成環(huán)狀的氣體流道，面向該流道的中層套筒體內(nèi)壁采用帶有穿孔的套筒體內(nèi)孔管和與之相鄰的吸聲材料層，同樣面向該流通的內(nèi)筒體外壁采用帶有穿孔的內(nèi)筒穿孔管和吸聲材料層，流通兩側(cè)的穿孔管和吸聲材料層構(gòu)成了阻性消聲器，它利用摩擦、粘滯和阻尼作用將聲能轉(zhuǎn)化熱能而耗散，具有良好的中、高頻消聲性能；同時在該通道的出口端又形成出氣流通的突擴(kuò)膨脹，而具有反射、干擾的消聲作用，形成雙級膨脹腔。更由于在中層套筒體的套筒體外管與消聲器殼體內(nèi)壁間固定設(shè)置有隔板，消聲器殼體內(nèi)壁、隔板和中層套筒體外管圍成環(huán)狀的側(cè)支共振腔，該結(jié)構(gòu)使部分聲能反射回去，部分聲能傳入共振腔而消耗能量，尤其在優(yōu)先結(jié)構(gòu)尺寸使共振頻率與聲波頻率接近或相等時，將產(chǎn)生共振，側(cè)支共振腔吸收和消耗大量聲能。還由于本實(shí)用新型的消聲器采用直通式結(jié)構(gòu)，且在內(nèi)筒體的兩端分別固定設(shè)置有氣體導(dǎo)流錐，具有氣體流動順暢，流動阻力低的優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)、出氣端導(dǎo)流錐的錐面上設(shè)置旋流葉片后，氣體形成旋流，使氣流中的火星甩向消聲器殼體內(nèi)壁而熄滅，實(shí)現(xiàn)了火星的熄滅功能。在本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中，通過消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的消聲量和較寬的消聲頻率，而且氣流阻力小，結(jié)構(gòu)合理，且便于安裝維護(hù)。因此，本實(shí)用新型采用阻抗復(fù)合消聲方法，利用膨脹、共振、環(huán)道吸聲的合理匹配，實(shí)現(xiàn)寬頻內(nèi)(31.5-8000Ηζ)的高效消聲；采用錐體導(dǎo)流和直通式氣道實(shí)現(xiàn)低流阻設(shè)計(jì)；還可以在進(jìn)氣管內(nèi)或迎風(fēng)錐體上布置旋流葉片，可以實(shí)現(xiàn)火星熄滅功能，成為火星熄滅消聲器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對實(shí)用新型低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，I一進(jìn)氣管法蘭、2—進(jìn)氣管、3—進(jìn)氣管撐桿、4一消聲器殼體、5—旋流葉片、6一進(jìn)氣端導(dǎo)流錐、7—內(nèi)筒體撐桿、8—中層套筒體、9一隔板、10一內(nèi)筒體、11一中層筒體撐桿、12—出氣端導(dǎo)流錐、13—出氣管撐桿、14 一出氣管、15—出氣管法蘭。

【具體實(shí)施方式】
[0018]在圖1所示的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器中，消聲器殼體4由圓管段和橢圓冠封頭段組成，位于圓管段兩端的橢圓冠封頭通過焊接固定連接于圓管段上，從而形成密閉的消聲器殼腔。圓管結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣管2穿過消聲器殼體4 一端的橢圓封頭伸入消聲器殼腔內(nèi)并固定連接于消聲器殼體4上，以形成伸入式擴(kuò)張結(jié)構(gòu)。同樣為圓管結(jié)構(gòu)的出氣管14穿過消聲器殼體4另一端的橢圓封頭也伸入至消聲器殼腔內(nèi)并固定連接于消聲器殼體4上。在進(jìn)氣管2和出氣管14的外端分別固定連接有進(jìn)氣管法蘭I和出氣管法蘭15，以便與排氣管路系統(tǒng)連接。為了增強(qiáng)進(jìn)出氣管與消聲器殼體的連接剛度，進(jìn)氣管2的伸入端與消聲器殼體4內(nèi)壁之間連接有四根沿周向均布的進(jìn)氣管撐桿3，出氣管14的伸入端與消聲器殼體4內(nèi)壁之間也連接有四根沿周向均布的出氣管撐桿13。
[0019]在消聲器殼體4的軸心位置固定地設(shè)置有內(nèi)筒體10,該內(nèi)筒體10包括有從外向里依次設(shè)置的內(nèi)筒穿孔管、玻纖布層、吸聲材料層和芯部支承管，作為內(nèi)筒體10外殼的內(nèi)筒穿孔管采用不銹鋼板卷制圓筒管，在該不銹鋼圓筒管的管壁上均布有若干穿孔，其孔徑優(yōu)選為直徑5mnTl0mm，穿孔率優(yōu)選為25%?35%。吸聲材料層為巖棉層，也可以為其他耐火吸聲棉租層，玻纖布層位于內(nèi)筒穿孔管與吸聲材料層之間。在內(nèi)筒體10的吸聲材料芯部設(shè)有中空芯腔，該中空芯腔內(nèi)置有芯部支承管。在內(nèi)筒體10的不銹鋼內(nèi)筒穿孔管的兩端通過焊接固定連接有進(jìn)氣端導(dǎo)流錐6和出氣端導(dǎo)流錐12，該進(jìn)氣端導(dǎo)流錐6和出氣端導(dǎo)流錐12的錐度α選擇在60° — 90°，本實(shí)施例中的α=70°。在進(jìn)氣端導(dǎo)流錐6的錐面上焊接有6片或12片與錐面母線斜度的旋流葉片5，以便通過氣流形成旋流，而將氣體中的火星甩出熄滅。
[0020]在消聲器殼體4和內(nèi)筒體10之間還設(shè)置有中層套筒體8，該中層套筒體8呈筒狀結(jié)構(gòu)。中層套筒體8的筒壁從外向里依次設(shè)置有套筒體外管、吸聲材料層、玻纖布層和套筒體內(nèi)孔管。套筒體外管為一圓管段，吸聲材料層為巖棉層，套筒體內(nèi)孔管為不銹鋼板卷制的圓筒管，在該不銹鋼圓筒管的管壁上均布有若干穿孔，其孔徑優(yōu)選為直徑5mnTl0mm，穿孔率優(yōu)選為209Γ30%。中層套筒體8筒壁的兩端采用圓弧面結(jié)構(gòu)，該圓弧面結(jié)構(gòu)為焊接于套筒體外管和套筒體內(nèi)孔管管端的半圓環(huán)，以降低氣體流動阻力。
[0021]在中層套筒體8的套筒體外管與消聲器殼體4內(nèi)壁之間通過焊接而固定設(shè)置有隔板9，該隔板9沿中層套筒體8的徑向向外延伸至消聲器殼體4的內(nèi)壁。隔板9的設(shè)置將消聲器殼腔分隔成兩個膨脹腔室，并且消聲器殼體4的內(nèi)壁、隔板9及中層套筒體8的套筒外管圍成了側(cè)支共振腔。
[0022]為了增強(qiáng)中層套筒體8和內(nèi)筒體10在消聲器殼體4內(nèi)的懸接穩(wěn)定性；在中層套筒體8的兩端部分與消聲器殼體4內(nèi)壁之間分別固定連接有4根沿徑向布置的中層筒體撐桿U。在內(nèi)筒體10的兩端部位與中層套筒體8內(nèi)壁之間分別固定連接有3根沿徑向布置的內(nèi)筒體撐桿7。在上述結(jié)構(gòu)中，消聲器殼體4、中層套筒體8、內(nèi)筒體10、進(jìn)氣管2和出氣管14的管中心線處于同一直線上，即同軸。
[0023]考慮到本實(shí)用新型排氣火星熄滅消聲器的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，以及消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)對消聲量等消聲性能的重要影響， 申請人:經(jīng)過試驗(yàn)分析確定本實(shí)用新型消聲器殼體4總長L與中層套筒體8長度A之比L/A優(yōu)選在2— 3之間；消聲器殼體4內(nèi)徑D與進(jìn)氣管2的管內(nèi)徑d之比D/d也優(yōu)先選擇在2— 3之間；消聲器殼體4總長L與消聲器殼體4內(nèi)徑D則優(yōu)選為 2.5—3.5。
[0024]在本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中，雙級膨脹腔在100Hz以下的多數(shù)頻率實(shí)現(xiàn)大于30dB的消聲量，但存在通過頻率，利用中連管在每個膨脹腔內(nèi)的插入長度產(chǎn)生側(cè)支共振，合理選取側(cè)支長度使得膨脹腔的通過頻率與側(cè)支共振頻率相同消除了 1000Hz以下的通過頻率，并提高通過頻率附近的消聲量。采用環(huán)道吸聲結(jié)構(gòu)，可以在1000-8000HZ頻率范圍內(nèi)獲得30dB以上的消聲量。于是實(shí)現(xiàn)了寬頻內(nèi)(31.5-8000HZ)的高效消聲(30dB以上)。由于采用了錐體導(dǎo)流和直通式氣道設(shè)計(jì)，使得消聲器的阻力損失控制在SOOPa以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，包括進(jìn)氣管(2)、消聲器殼體(4)及出氣管(14)，所述進(jìn)氣管(2)和出氣管(14)分別穿過消聲器殼體(4)的進(jìn)氣端殼體和出氣端殼體而固定連接于消聲器殼體(4)上,其特征在于:在所述消聲器殼體(4)的軸心位置設(shè)有內(nèi)筒體(10)，在該內(nèi)筒體(10)的兩端分別固定設(shè)置有進(jìn)氣端導(dǎo)流錐(6)和出氣端導(dǎo)流錐(12)，該內(nèi)筒體(10)包括有從外向里依次設(shè)置的內(nèi)筒穿孔管和吸聲材料層，在所述內(nèi)筒穿孔管的管壁上均布若干穿孔；在所述消聲器殼體(4)和內(nèi)筒體(10)之間還設(shè)置有中層套筒體(8)，該中層套筒體(8)的筒壁包括有從外向里依次設(shè)置的套筒體外管、吸聲材料層和套筒體內(nèi)孔管，在所述套筒體內(nèi)孔管的管壁上均布有若干穿孔；在中層套筒體(8)的套筒體外管與消聲器殼體(4)的內(nèi)壁間固定設(shè)置有隔板(9);所述中層套筒體(8)通過中層筒體撐桿(11)固定懸接于消聲器殼體(4)，所述內(nèi)筒體(10)通過內(nèi)筒體撐桿(7)固定懸接于中層套筒體(8)的筒腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:在所述內(nèi)筒體(10)的內(nèi)筒穿孔管和吸聲材料層之間還設(shè)置有玻纖布層；在中層套筒體(8)的吸聲材料層和套筒體內(nèi)孔管之間也設(shè)置有玻纖布層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:所述消聲器殼體(4 )總長L與中層套筒體(8 )長度A之比L/A= 2— 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:所述進(jìn)氣端導(dǎo)流錐(6)和/或出氣端導(dǎo)流錐(12)的錐角α=60° — 90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:所述吸聲材料層為巖棉層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:內(nèi)筒體(10)具有中空芯腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:呈筒狀結(jié)構(gòu)的中層套筒體(8)的筒壁端部采用圓弧面結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:所述消聲器殼體(4)、中層套筒體(8)、內(nèi)筒體(10)、進(jìn)氣管(2)和出氣管(14)的中心線處于同一直線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1一4中任一項(xiàng)所述的低流阻寬頻帶高效排氣火星熄滅消聲器，其特征在于:在所述進(jìn)氣端導(dǎo)流錐(6)和/或出氣端導(dǎo)流錐(12)的錐面上固定設(shè)置有旋流葉片(5)。
【文檔編號】F01N3/06GK203978561SQ201420342301
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】季振林, 梅冬生, 梅東興, 徐森 申請人:江蘇業(yè)安環(huán)保設(shè)備科技有限公司