[發明專利]流道內使高壓流體降壓和衰減流體脈動動能的方法及裝置

無效

• 申請號: 00121832.8
• 申請日: 2000-07-28
• 公開（公告）號: CN1282834A
• 公開（公告）日: 2001-02-07
• 發明（設計）人: 王沖;王陽
• 申請（專利權）人: 王沖;王陽
• 主分類號: F01N1/06
• 分類號: F01N1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及在流道內使高壓流體降壓和衰減流體脈動動能的方法及其裝置，以及按照該裝置的構造制成的消聲器。

長期以來，人們為了減少高壓和脈動流體的排放噪聲而安裝的消聲器所采用的實用消聲方法如下：

1)多次地變動流體的流動方向；

2)重復地使流體通過收縮而又擴大的斷面；

3)將流體分割成為很多小的支流并沿著不平滑的平面流動；

4)使高溫、高壓流體在流道內冷卻及膨脹；

5)在流道內裝入多孔材料，以耗散和吸收脈動動能。

此外，人們根據強度和脈動頻率相等而脈動方向相反的多股脈動流體相疊加時會互為衰減脈動動能的相干波干涉原理來嘗試制造實用的消聲器，以期使所制成的消聲器體積更小、流阻系數更低，同時獲得更好的消聲效率。

在美國專利US05693918、US05619020、US05600106、US05541373和中國專利申請號92217739及89210652之中，均涉及了采用傳感器檢測內燃機轉速和排氣脈沖，檢測到的數值被輸送到電子控制和放大裝置，然后用揚聲器發出和脈動排氣的強度及頻率相同、相位相反的聲波，并使之與排氣脈沖疊加，從而使排氣的脈動動能得到衰減，達到降低發動機排氣噪聲的目的。此類降噪方法的主要缺點在于需要為揚聲器設置專門的揚聲器室，因而導致該類型的消聲器占用空間大，空間布置較為困難，在惡劣環境下工作時可靠性較差，并且需要消耗額外的能量來實現消聲功能。

在中國專利申請號93236371、93202078和85205813中，均是將脈動氣流分解成為兩股氣流并使之對沖，所述的消聲器構造若用來實現脈動排氣的多級降噪，則會導致消聲器的結構復雜，成本上升，并且不利于小型化和降低排氣背壓。

此外，上述各類型的消聲器的一個共同的缺點是，它們都不適用于高溫高壓連續氣流的降壓排放，也不適用于衰減液態流體的脈動動能。

本發明的目的是在相干波相互干涉原理的基礎上，提供一種在流道內使高壓流體降壓和衰減流體脈動動能的實用的方法；為此，本發明還提供一種用以實現該方法的裝置，以及根據本裝置的構造而制成的幾種構型的消聲器。

為達到上述目的，本發明采用的方法是使流道內沿著與流道中心軸線平行方向流動的流體，轉變流向和轉變成為多股小支流；使多股小支流與流道中心軸線或流道的一個特定縱向對稱面呈某一夾角和同時向心或同時相反方向地向著該特定縱向對稱面的兩側流動和相互直接撞擊，或是同時向心或相反方向地向著該特定縱向對稱面的兩側流動時撞擊到下一級導流罩的外側壁面，或是以某一角度并相反方向地同時離心或同時背離縱向對稱面流動及撞擊到下一級導流罩或流道的內側壁面上；并使多股小支流在垂直于流道中心軸線或特定縱向對稱面的橫截面上的動能分量合力為零或接近于零。

為了實現本發明所述的方法，本發明采用在流體流經的某一段流道內裝入一級或多級薄壁型導流罩而構成的裝置。在絕大多數情況下，導流罩的構形為一端向心封閉，另一端的外側壁面與流道內側壁面相連接和封閉，其形狀是類似于導彈或火箭頭部的薄壁構件。導流罩的幾何中心軸線或導流罩的特定縱向對稱面與該段流道的中心軸線或相應的縱向對稱面相重合。垂直于該段幾何中心軸線或縱向對稱面的導流罩橫截面為對稱的平面幾何圖形，例如圓形、橢圓形、扁圓形或圓角矩形，甚至可以是圓環形或等邊的幾何圖形。每個導流罩壁上都開有讓流體從導流罩壁的某一側面流向另一側面的多個流通孔，流通孔的優選構形及其在導流罩壁面上的優選排列方式是，同一橫排的各個流通孔的形狀和大小均相等，并且該排流通孔的形心均位于同一個垂直于幾何中心軸線或縱向對稱面的導流罩橫截面壁上，流通孔縱向均勻對稱排列。相鄰導流罩位于相互橫向套疊部位壁面上的流通孔縱向相互對稱均勻交錯，橫向相互偏移適當的距離。每個導流罩壁面上全部流通孔的總孔洞面積的全部或絕大部分，均位于通過中心軸線的縱向剖面或位于與特定縱向對稱面相垂直的縱向剖面導流罩輪廓線直線段的延伸線或弧線段的切線，與導流罩的幾何中心軸線或特定縱向對稱面夾角α≤|45°|及其對頂角范圍內的導流罩壁面上，流通孔放置的優選位置是在上述定義下的夾角α≤|30°|及其對頂角范圍內的導流罩壁面上。

本發明還給出了幾個根據上述裝置的構型而制造的采用上述方法消聲的消聲器范例，所述的消聲器實施例里的薄壁型導流罩是根據其所處流道的不同幾何形狀而選用不同的三維幾何構形。