一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，包括主管道、套筒活塞、外管道及套筒位置調節(jié)裝置，主管道的中段為開設有微穿孔的穿孔管，套筒活塞緊貼套設在主管道的外側，套筒活塞的頭部設有圓盤，套筒活塞的尾部與套筒位置調節(jié)裝置連接，外管道的一端密封連接在主管道上，外管道的另一端通過端蓋連接在套筒活塞的外側，并使套筒活塞的圓盤與外管道的內壁貼合連接，外管道、主管道及圓盤圍成擴張腔，該擴張腔與主管道的流體通道通過微穿孔相連通，起到消聲的作用，套筒位置調節(jié)裝置驅動套筒活塞在主管道上軸向滑動，調節(jié)擴張腔及穿孔管的有效長度，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有結構簡單、消聲頻率可調等優(yōu)點。
【專利說明】—種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消聲器，尤其是涉及一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，屬于消聲降噪環(huán)?！炯夹g領域】。
【背景技術】
[0002]微穿孔板吸聲結構在上世紀七十年代由馬大猷院士提出以后，得以快速發(fā)展。它不需要多孔吸聲材料，僅采用微穿孔板結構就可以獲得寬頻帶的良好吸聲效果。后來又擴展到微穿孔管消聲器的工程應用中。微穿孔吸聲結構具有耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)點，同時可用于高速氣流、潮濕的惡劣環(huán)境中。而且它結構簡單，加工安裝方便可靠。因此在建筑和工業(yè)消聲中得到了廣泛應用。但是在工業(yè)的管道消聲中，傳統(tǒng)的消聲器結構固定，僅僅對某個頻率段的噪聲具有較好的消聲效果，其他頻率段的消聲效果較差。而工業(yè)用的發(fā)動機、電機、風機等旋轉機械的管道噪聲頻率一般隨轉速而變化，在此情況下，固定結構的消聲器很難對管道噪聲一直保持較好的消聲效果。因此，很有必要對傳統(tǒng)固定結構的微穿孔管消聲器進行改進。
[0003]中國專利CN101539231B公布了一種基于具有部分穿孔的穿孔管消聲器的可調頻消聲器。它包括筒體，設置于筒體中間的穿孔管，筒體內設置有固定套筒和移動套筒，筒體與固定套筒、移動套筒之間形成第一環(huán)形共振腔，固定套筒、移動套筒與穿孔管之間形成第二共振腔，移動套筒與移動套筒軸向位置調節(jié)機構連接。該消聲器主要用于降低充液管路系統(tǒng)中的中低頻噪聲，由于頻率可調，可以有效拓寬消聲器的消聲頻帶，同時可以根據(jù)噪聲頻率的不同來精確調節(jié)消聲器的消聲頻率，從而可使消聲器達到最佳的消聲效果。但是該消聲器結構復雜，體積較大，制造及維護均不方便，不利于在中小型旋轉機械如燃料電池汽車噪聲控制上推廣應用。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的就是為了針對傳統(tǒng)消聲器消聲頻帶單一的不足，而提供一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，包括主管道，所述的主管道的內部為連接噪聲源用流體通道，消聲器還包括套筒活塞、外管道及套筒位置調節(jié)裝置，所述的主管道的中段為開設有微穿孔的穿孔管，所述的套筒活塞緊貼套設在主管道的外側，且套筒活塞的頭部設有圓盤，套筒活塞的尾部與套筒位置調節(jié)裝置連接，所述的外管道的一端密封連接在主管道上，外管道的另一端通過端蓋連接在套筒活塞的外側，并使套簡活塞的圓盤與外管道的內壁貼合連接；
[0007]所述的外管道的內壁、主管道的外壁及套筒活塞的圓盤圍成擴張腔，該擴張腔與主管道的流體通道通過微穿孔相連通，起到消聲的作用，套筒位置調節(jié)裝置驅動套筒活塞在主管道上軸向滑動，調節(jié)擴張腔及穿孔管的有效長度，擴張腔及穿孔管共同起消聲作用，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。針對頻率變化的管道噪聲，該消聲器通過調節(jié)套筒活塞，可以一直保持最佳的消聲效果。
[0008]進一步地，所述的套筒位置調節(jié)裝置包括齒條、齒輪、電機及電機控制器，所述的齒條固定在套筒活塞的外壁上，所述的齒輪與齒條嚙合，所述的電機驅動齒輪轉動，所述的電機控制器聯(lián)動控制電機的運轉，電機控制器根據(jù)旋轉機械的轉速以及轉速與噪聲頻率間的關系，通過電機和齒輪帶動齒條及套筒活塞沿主管道的軸向移動，改變擴張腔和穿孔管有效長度，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。
[0009]進一步地，所述的端蓋與外管道通過螺釘可拆卸式連接，端蓋作為圓盤移動的右止點，防止圓盤軸向位移過大而離開外管道，所述的端蓋限制圓盤的移動距離在端蓋與外管道另一端之間，所述的端蓋上開設有防止套筒活塞軸向移動時形成真空的通氣孔，通氣孔保證套筒活塞移動的靈活性。
[0010]進一步地，所述的圓盤與外管道內壁接觸面開有凹槽，凹槽內設有防止擴張腔內的氣流和聲音進入大氣的密封圈。
[0011]進一步地，所述的穿孔管上開設的微穿孔的直徑為0.1?2mm，穿孔管上微穿孔的穿孔率為I?5%，穿孔管的管壁厚度為0.5?2mm。在實際應用中，可根據(jù)實際消聲目標確定穿孔管上微穿孔的參數(shù)值。
[0012]進一步地，所述的主管道的一端與旋轉機械的排氣管道或進氣管道連接，所述的旋轉機械包括發(fā)動機、電機或風機。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0014](I)結構簡單，體積小巧，制造及維護方便，利于在中小型旋轉機械如燃料電池汽車空輔系統(tǒng)風機的噪聲控制上推廣應用；
[0015](2)本發(fā)明的消聲器針對燃料電池汽車空輔系統(tǒng)的變頻噪聲，通過改變穿孔管及擴張腔的有效長度，實現(xiàn)消聲器消聲頻率可調的功能。
[0016](3)本發(fā)明的消聲器通過調節(jié)最大消聲量對應頻率，可以在很寬頻帶內保持良好的消聲效果，彌補了傳統(tǒng)的阻性和抗性消聲器的中頻消聲效果差的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的消聲器結構的主視剖面圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的消聲器改變穿孔段長度時的消聲效果圖。
[0019]圖中，I為主管道,2為穿孔管,3為外管道,4為圓盤,5為密封圈,6為端蓋,7為螺釘孔，8為通氣孔,9為套筒活塞，10為齒條,11為齒輪,12為電機，13為電機控制器,I為擴張腔。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0021]實施例
[0022]一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，如圖1所示，包括主管道1，主管道I的內部為連接噪聲源用流體通道，實際應用中，主管道I的一端與發(fā)動機、電機或風機等旋轉機械的排氣管道或進氣管道連接。消聲器還包括套筒活塞9、外管道3及套筒位置調節(jié)裝置。主管道I的中段為開設有微穿孔的穿孔管2，穿孔管2上開設的微穿孔的直徑為
0.1?2mm，穿孔管2上微穿孔的穿孔率為I?5%，穿孔管2的管壁厚度為0.5?2mm。套筒活塞9緊貼套設在主管道I的外側，且套筒活塞9的頭部設有圓盤4，套筒活塞9的尾部與套筒位置調節(jié)裝置連接，其中，套筒位置調節(jié)裝置包括齒條10、齒輪11、電機12及電機控制器13，齒條10固定在套筒活塞9的外壁上，齒輪11與齒條10嚙合，電機12驅動齒輪11轉動，電機控制器13聯(lián)動控制電機12的運轉，電機控制器13根據(jù)旋轉機械的轉速以及轉速與噪聲頻率間的關系，通過電機12和齒輪11帶動齒條10及套筒活塞9沿主管道I的軸向移動，改變擴張腔I和穿孔管2有效長度，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。外管道3的一端密封連接在主管道I上，外管道3的另一端通過端蓋6連接在套筒活塞9的外側，并使套筒活塞9的圓盤4與外管道3的內壁貼合連接，端蓋6上設有螺釘孔7，端蓋6通過螺釘與外管道3可拆卸式連接，端蓋6作為圓盤4移動的右止點，限制圓盤4的移動距離在端蓋6與外管道3另一端之間，端蓋6上開設有防止套筒活塞9軸向移動時形成真空的通氣孔8，通氣孔8保證套筒活塞9移動的靈活性。圓盤4與外管道3內壁接觸面開有凹槽，凹槽內設有防止擴張腔內的氣流和聲音進入大氣的密封圈5。外管道3的內壁、主管道I的外壁及套筒活塞9的圓盤4圍成擴張腔I，該擴張腔I與主管道I的流體通道通過微穿孔相連通，起到消聲的作用，套筒位置調節(jié)裝置驅動套筒活塞9在主管道I上軸向滑動，調節(jié)擴張腔I及穿孔管2的有效長度，擴張腔I及穿孔管2共同起消聲作用，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。針對頻率變化的管道噪聲，該消聲器通過調節(jié)套筒活塞9，可以一直保持最佳的消聲效果。
[0023]由于傳統(tǒng)的消聲器結構固定，對于某些頻段的噪聲消聲效果較好，其他頻段噪聲消聲效果較差。通常管道中的噪聲隨發(fā)動機、電機或風機等旋轉機械的轉速而變化。當氣流和聲音在如圖1所示的消聲器主管道I內傳播時，穿孔管2和擴張腔I對聲波能量有所衰減，因此從主管道I右端傳播出來的聲音會比左端進入消聲器的聲音有所降低，即體現(xiàn)了消聲器的消聲效果。
[0024]對于本發(fā)明的消聲器，當改變擴張腔I和穿孔管2的有效長度時，消聲特性如圖2所示。圖中L1、L2、L3表示擴張腔I或穿孔管2的有效長度，且L1〈L2〈L3，可以發(fā)現(xiàn)，在一定頻率范圍內，當擴張腔I和穿孔管2的長度增大時，最大消聲量對應的頻率逐漸降低。因此，對于本發(fā)明，首先可以通過理論方法或數(shù)值方法計算不同穿孔段長度時的最大消聲量對應頻率，然后可以擬合出該頻率隨穿孔段長度變化的公式，確定兩者間的關系。并根據(jù)此關系設定電機控制器，實際應用中，根據(jù)需要控制噪聲的旋轉機械的轉速以及轉速和噪聲頻率間的倍頻關系，電機控制器控制電機運轉，電機驅動齒輪，齒輪帶動齒條及套筒活塞軸向移動，從而改變穿孔管和擴張腔的有效長度，使得消聲器的最大消聲量對應頻率正好位于目標噪聲頻率處，這樣即可獲得目標噪聲頻率處最好的消聲效果。旋轉機械的轉速變化時，消聲器隨之調節(jié)穿孔段長度，即可一直保持良好的消聲效果。
【權利要求】
1.一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，包括主管道(I)，所述的主管道(I)的內部為連接噪聲源用流體通道，其特征在于，消聲器還包括套筒活塞(9)、外管道(3)及套筒位置調節(jié)裝置，所述的主管道(I)的中段為開設有微穿孔的穿孔管(2)，所述的套筒活塞(9)緊貼套設在主管道(I)的外側，且套筒活塞(9)的頭部設有圓盤(4)，套筒活塞(9)的尾部與套筒位置調節(jié)裝置連接，所述的外管道(3)的一端密封連接在主管道(I)上，外管道(3)的另一端通過端蓋(6)連接在套筒活塞(9)的外側，并使套筒活塞(9)的圓盤(4)與外管道(3)的內壁貼合連接； 所述的外管道(3)的內壁、主管道(I)的外壁及套筒活塞(9)的圓盤(4)圍成擴張腔(I)，該擴張腔(I)與主管道(I)的流體通道通過微穿孔相連通，起到消聲的作用，套筒位置調節(jié)裝置驅動套筒活塞(9)在主管道(I)上軸向滑動，調節(jié)擴張腔(I)和穿孔管(2)的有效長度，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的套筒位置調節(jié)裝置包括齒條(10)、齒輪(11)、電機(12)及電機控制器(13)，所述的齒條(10)固定在套筒活塞(9)的外壁上，所述的齒輪(11)與齒條(10)嚙合，所述的電機(12)驅動齒輪(11)轉動，所述的電機控制器(13)聯(lián)動控制電機(12)的運轉，電機控制器(13)根據(jù)旋轉機械的轉速以及轉速和噪聲頻率的關系，通過電機(12)和齒輪(11)帶動齒條(10)及套筒活塞(9)沿主管道(I)的軸向移動，改變擴張腔(I)和穿孔管(2)有效長度，進而調節(jié)消聲器的消聲頻率。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的端蓋(6)與外管道(3)通過螺釘可拆卸式連接，所述的端蓋(6)限制圓盤⑷的移動距離在端蓋(6)與外管道(3)另一端之間，所述的端蓋(6)上開設有防止套筒活塞(9)軸向移動時形成真空的通氣孔(8)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的圓盤(4)與外管道(3)內壁接觸面開有凹槽，凹槽內設有防止擴張腔內的氣流和聲音進入大氣的密封圈(5)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的穿孔管⑵上開設的微穿孔的直徑為0.1?2mm，穿孔管⑵上微穿孔的穿孔率為I?5 %，穿孔管⑵的管壁厚度為0.5?2mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種穿孔段長度可變的可調頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的主管道(I)的一端與旋轉機械的排氣管道或進氣管道連接，所述的旋轉機械包括發(fā)動機、電機或風機。
【文檔編號】F16L55/033GK103486394SQ201310461444
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】左曙光, 相龍洋, 龍國, 張孟浩, 胡佳杰, 韋開君 申請人:同濟大學