CN102322935B - 一种流动噪声测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流动噪声测量装置，涉及流体机械流动噪声声源特性测试中一种测量用定位装置。包括多孔板（4）、测量管(6)、连套(7)、水听器(8)、尼龙套(9)、“O”型圈(10)、封盖板（12）和压套（13）。管道―容腔式测量减小了流体流动对水听器信号采集的干扰；由于尼龙套与连套、压套间的接触均为非刚性连接，管路系统振动对水听器信号采集的影响也大大减小。本发明测量可靠，密封性好，安装方便。

Description

一种流动噪声测量装置

技术领域

本发明是流体机械流动噪声声源特性测试中一种测量用定位装置，适用于水听器采集管路流体声学信号时的定位安装，特指测量离心泵流动诱导噪声时，一种流动噪声测量装置。

背景技术

离心泵是重要的能量转换装置和流体输送设备，也是船舰和航空航天等尖端科技领域的关键设备，准确测量出其声源特性是实现整个管路系统“安静型”设计的关键。测量泵内流动诱导噪声的方法有直接法、间接法与管道测量法，考虑可行性与实用性，目前主要采用管道测量法。但长期以来，水听器在管道上的安装定位问题都没得到很好的解决。首先，测量的准确性问题一直没得到很好地解决，冯涛曾在《离心泵流动噪声的测量研究》一文中采用齐平式安装法采集管道中的水声信号，此法会导致管壁产生较大的边界层噪声。杨勇在《离心泵变工况下的内部流动诱导噪声测试》一文中采用插入式安装方法，采用这种方法时，水的流动会直接冲击水听器测量端，造成水听器挠动，产生测量误差。其次，管壁振动会通过连接传递到水听器上，导致其跳动，造成信号采集上的误差；其次，迄今为止，环境噪声对信号采集的影响也没有经过系统的研究；再次，泵出口压力较大，定位装置的密封性问题也亟待解决。因此，研制测量可靠的水听器定位安装装置，是为离心泵声源特性测量提供可靠实验数据所必须的。

经检索，关于测量离心泵流动诱导噪声时本文所采用的管道―容腔式水听器测量与定位装置没有相关报道。

发明内容

本发明的目的是为管道法测量离心泵流动诱导噪声用的水听器提供一种定位安装流动噪声测量装置，解决流体流动以及外界声场对水听器测量准确性的影响及定位装置的密封性问题，从而完成离心泵声源特性的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括多孔板、测量管、连套、水听器、尼龙套、“O”型圈、压套和封盖板。多孔板为离心泵进出口管道上打孔而成，并与测量管焊接在一起；连套为两个内径不同的同轴圆管连接而成的圆管，两个圆管之间的管内设有凸台；测量管外壁设有外螺纹，连套的内径大的圆管内壁设有内螺纹，连套与测量管螺纹连接；尼龙套为两个内径相同壁厚不同的同轴圆管连接而成的圆管，将水听器的固定部件套上“O”型圈后装入尼龙套中，水听器的固定部件与尼龙套内壁过渡配合，水听器通过连套凸台的内孔使水听器的测量端固定在测量管内；连套的内径小的圆管外壁设有外螺纹，连套和压套螺纹配合，压套内设有压板，压套的压板将尼龙套壁厚小的一端压紧，使尼龙套的壁厚大的一端与连套的凸台面配合形成端面密封；在压套后部容腔内填入隔声材料，通过封盖板封闭。

本发明所包含部件的布局为：管道壁面一定范围直径内做成空心呈正三角形均匀分布的多孔板；以多孔板圆心为轴线，将管壁外侧削薄后焊接测量管。把管道壁面测量处一定直径范围内做成空心呈正三角形均匀分布的多孔板的目的在于把管内流体引入测量管，并尽可能的减小管内流体的边界层分离现象。多孔板空心呈正三角形均匀分布的目的在于合理的布置引流路径并梳理进入容腔中的水流以提高测试精度。测量管焊接在管道上，与连套间通过螺纹配合，目的在于形成水听器顶端与管壁的间距是可调的容腔。测量管、连套的材料均为铜，且壁厚大于5mm，目的在于形成较大的声阻抗，从而隔绝外声场信号对测量管内水听器测量的干扰。水听器安装在尼龙套上，通过连套的内孔固定在容腔内，目的在于使水听器与管路系统间不存在刚性连接，以大大减小系统振动对测量的干扰。连套的凸台，目的在于利用金属与非金属材料硬度的不同形成可靠的端面密封。尼龙套与水听器之间过渡配合，且装进“O”型圈，目的在于形成可靠的轴向密封。尼龙套外径比连套内径小0.5mm，目的在于为尼龙套受压变形预留一定空间以方便拆卸。压套材料选为铝，目的是减轻整体重量，留腔体的目的是固定水听器连出线及填塞隔声材料。

工作过程为：管道内的流体经多孔板与容腔内的液体相通，由于凸台与尼龙套间形成可靠的端面密封、尼龙套与“O”型圈形成可靠的轴向密封，所以容腔内的水是不流动的，但包含了管道内同一液面高度处的流场信息。这样，水听器在测量时既没有了流体流动的干扰，又减小了边界层噪声的产生，由于尼龙套与连套、压套间的接触均为非刚性连接，管路系统振动对水听器信号采集的影响也大大减小。容腔内的水声信号被水听器采集，经采集卡硬件转换输入到虚拟仪器驱动程序中，由一系列数据处理后得到时域波形、声压级和倍频程等信息。

本发明的优点在于：测量可靠，流体流动、系统振动及外声场对测量的干扰小；密封性好，可靠的端面密封与轴向密封；安装方便，螺纹连接方便拆卸。

附图说明

图1：离心泵流动诱导噪声测试系统示意图。

图2：水听器定位装置结构示意图。

图3：多孔板管壁示意图。

图中：1.进口管，2.离心泵，3.出口管，4.多孔板管壁，5.焊块，6.测量管，7.连套，8.水听器，9.尼龙套，10.“O”型圈，11.螺钉，12.封盖板，13. 压套。

具体实施方式

在图1中，采用基于四端网络模型的双水听器互谱测量法进行测量，在图1中进口管1、出口管3上的测点位置加工成均匀布置的多孔板管壁4，将测量管6焊接在管壁上。

结合图2，水听器8固定部件套“O”型圈10后与尼龙套9内孔过度配合。在水听器8测量部分装入连套7孔内后，将压套13配合到连套7上，此时尼龙套9大端面与连套7凸台面配合形成端面密封，小端面被压套13压紧。压套13容腔内装隔声物质后用封盖板12封起，用螺钉11锁紧。最后，把连套7、水听器8、尼龙套9、“O”型圈10、螺钉11、封盖板12、压套13组装成的整体连接到测量管6上，通过连套7与测量管6间的螺纹调节水听器8测量部分与多孔板管壁4的间距。

结合图3，多孔板4打孔的布局为在离心泵进出口管道壁面上，半径为R的圆形区域内呈正三角形均匀分布。

Claims (4)

1.一种流动噪声测量装置，其特征在于，包括多孔板（4）、测量管(6)、连套(7)、水听器(8)、尼龙套(9)、“O”型圈(10)、封盖板（12）和压套（13）；所述多孔板（4）为离心泵进出口管道上打孔而成，多孔板（4）孔的布置为正三角形均匀分布，并与测量管(6)焊接在一起；连套（7）为两个内径不同的同轴圆管连接而成的圆管，两个圆管之间的管内设有凸台；测量管（6）外壁外螺纹，连套（7）的内径大的圆管内壁设有内螺纹，连套（7）与测量管（6）螺纹连接；尼龙套（9）为两个内径相同壁厚不同的同轴圆管连接而成的圆管，将水听器（8）的固定部件套上“O”型圈（10）后装入尼龙套（9）中，水听器（8）的固定部件与尼龙套（9）内壁过渡配合，水听器（8）通过连套（7）凸台的内孔使水听器（8）的测量端固定在测量管（6）内；连套（7）的内径小的圆管外壁设有外螺纹，连套（7）和压套（13）螺纹配合，压套（13）内设有压板，压套（13）的压板将尼龙套（9）壁厚小的一端压紧，使尼龙套（9）的壁厚大的一端与连套（7）的凸台面配合形成端面密封；在压套后部容腔内填入隔声材料，通过封盖板（12）封闭。

2.根据权利要求1所述的一种流动噪声测量装置，其特征在于，所述连套（7）的凸台设计，尼龙套（9）的外径比连套（7）内径小0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种流动噪声测量装置，其特征在于，所述测量管（6）、连套（7）的材料为铜，且测量管（6）、连套（7）的壁厚大于5mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种流动噪声测量装置，其特征在于，所述压套（13）的材料为铝。

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