[發(fā)明專利]一種三層串聯(lián)微穿孔管消聲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310615227.2
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103670602B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志恩;杜松澤;田小青;肖生浩;郭晶晶;顏伏伍;彭輔明
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: F01N1/08
• 分類號: F01N1/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡琳萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及消聲器領(lǐng)域，具體提供了一種應(yīng)用于抽氣泵排氣消聲的三層串聯(lián)微穿孔管消聲器。

背景技術(shù)

抽氣泵工作時噪聲主要由氣體流動噪聲和機械部件運動噪聲組成，噪聲頻率范圍較寬。在消除氣體流動噪聲中的高頻部分的同時，機械噪聲中的中低頻部分同樣不可忽視。傳統(tǒng)的阻性消聲器需填充吸聲材料達(dá)到降噪的目的；抗性消聲器通過復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生阻抗失配達(dá)到消聲的目的。前者不適用于相對封閉環(huán)境工作，因為在排氣流的長期沖刷下吸聲材料不可避免的會漂浮在工作室中，從而對人員的健康產(chǎn)生不利影響；長期沖刷使得消聲器內(nèi)的吸聲材料減少，消聲效果降低，因此其使用壽命不長。抗性消聲器需要利用復(fù)雜的空腔或者共鳴腔設(shè)計，使消聲器體積較大，排氣背壓較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種可在相對封閉工作環(huán)境中長期使用的，具耐高溫、耐腐蝕、耐氣流沖擊、使用壽命長、消聲效果好、排氣壓力損失小、結(jié)構(gòu)簡單、加工簡便、成本較低的消聲器，能夠在包括低中高頻率的較寬頻段內(nèi)進(jìn)行消聲。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種三層串聯(lián)微穿孔管消聲器，包括進(jìn)氣端（7）、排氣端（8）以及在進(jìn)氣端（7）和排氣端（8）之間的消聲器主體，其特征在于：所述消聲器主體由外至內(nèi)由外殼（5）、微穿孔外管（4）、微穿孔中管（3）、微穿孔內(nèi)管（2）四部分同軸套接組成，且微穿孔外管（4）、微穿孔中管（3）、微穿孔內(nèi)管（2）管壁上布滿微孔，且各微孔均為垂直于四部分的中心軸線的直通微孔；消聲器主體的各管層之間以及微穿孔外管（4）與外殼（5）之間為空腔且各空腔均無任何填充材料；進(jìn)氣端（7）與消聲器主體之間通過前端蓋（1）封閉連接，排氣端（8）與消聲器主體之間通過后端蓋（6）封閉連接，前端蓋（1）和后端蓋（6）中心設(shè)置與微穿孔內(nèi)管（2）直徑相等的中心通孔，微穿孔內(nèi)管（2）與進(jìn)氣端（7）和排氣端（8）直徑相等，直接導(dǎo)通進(jìn)氣端（7）和排氣端（8），或者微穿孔內(nèi)管（2）的一端直接從后端蓋（6）中心通孔伸出形成排氣端（8）。

按上述技術(shù)方案，消聲器主體的各管層之間以及微穿孔外管（4）與外殼（5）之間的空腔深度均不相等。

按上述技術(shù)方案，消聲器主體的外殼（5）和微穿孔外管（4）、微穿孔中管（3）、微穿孔內(nèi)管（2）的橫截面均為圓形；或者外殼（5）、微穿孔外管（4）以及微穿孔中管（3）的橫截面為正方形，而微穿孔內(nèi)管（2）的橫截面為圓形。

按上述技術(shù)方案，各管層的微孔的孔徑和孔隙率均不相同。

按上述技術(shù)方案，各管層的微孔的孔徑為0.1-0.5mm，孔隙率小于5%。

按上述技術(shù)方案，消聲器主體的外殼（5）和各管層均為金屬材質(zhì)。

按上述技術(shù)方案，消聲器主體的各管層的管壁厚度相同或不同。

本發(fā)明利用較小體積達(dá)到較大消聲效果，消聲器主體采用三層微穿孔管，各層微穿孔管之間為空腔，空腔內(nèi)無填充材料，通過三層微穿孔板孔徑、孔隙率、各空腔深度合理匹配，實現(xiàn)對不同頻段噪聲的消除。消聲器工作時氣流直接通過管路流動，背壓損失小。工作時，氣流從前端蓋上的進(jìn)氣端流入，徑向流過外殼和三層串聯(lián)微穿孔管間的空腔層，經(jīng)過三層微穿孔管消聲后從后端蓋上的排氣端排出。氣流在經(jīng)過消聲器時，管壁上的微孔直徑和孔隙率小，表面相對光滑，對氣流流動阻力較小，主要氣體沿管軸線方向流動，因此壓力損失小。聲波通過微孔時，由于空氣和微孔的摩擦作用使聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而實現(xiàn)消聲的目的。同時通過優(yōu)化計算發(fā)現(xiàn)，微孔管結(jié)構(gòu)中，孔徑大小會影響消聲的頻率；在相同的孔徑下孔隙率增大消聲頻率會往高頻移動；改變空腔深度，即變化各層微穿孔管之間的距離可以提高消聲頻段寬度，并提高消聲量。三層微穿孔管結(jié)構(gòu)中，合理的設(shè)計各層穿孔板的孔隙率、孔徑和空腔體深度可以獲得更寬的消聲頻率和更大的消聲量，消聲量可達(dá)到15dB。

作為本發(fā)明的變形設(shè)計，可以設(shè)計兩層或四層的串聯(lián)微穿孔管消聲器，但是相對于兩層來說，本發(fā)明三層的結(jié)構(gòu)通過各層穿孔板的孔隙率、孔徑和空腔體深度的合理匹配能夠獲得較寬頻段的消聲頻率和更大的消聲量，而四層以上的串聯(lián)微穿孔管結(jié)構(gòu)基本無消聲效果。

本發(fā)明的有益效果是：在不設(shè)置緩沖腔室的情況下，使用三層串聯(lián)微穿孔管就能夠達(dá)到較寬頻段的消聲效果，比傳統(tǒng)阻抗結(jié)構(gòu)消聲器的體積減小；進(jìn)氣端和排氣端直接相通，氣流無任何轉(zhuǎn)彎與緩沖，最大程度的減小了氣流經(jīng)過消聲器時的流動阻力；純金屬結(jié)構(gòu)，可以耐高溫、耐腐蝕、耐氣流沖擊、使用壽命長；沒有采用吸音棉等易燃、易吸入物，保證了消聲器在相對封閉環(huán)境中工作時人的安全。

附圖說明