CN103187049B - 一种层板式消声器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高速气流的消声器，具体为一种层板式消声器，包括减速空腔和前端与减速空腔的一端连接并与减速空腔同轴的层板垫片结构体，所述减速空腔的另一端设有接入气体的入口管，而层板垫片结构体末端设有结构体端板；所述减速空腔内沿轴向设有多个挡板，并在各挡板上交错布置多个挡板通气孔，与层板垫片结构体连接的减速空腔的端板上设有端板通气孔；所述层板垫片结构体由多个同轴的环形层板垫片组内外嵌套而成，每个层板垫片组均由带缺口的层板垫片叠压而成，且相邻层板垫片上的缺口交错排布。该层板式消声器，能使高速气流减速降噪，减噪效果好，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及高速气流的消声器，具体为一种层板式消声器。
背景技术
高压排气放空噪声不同于一般的风机类设备排气口的噪声。风机的噪声源在其内部，是叶轮和空气相互作用产生的旋转噪声和涡流噪声，再通过排气口（及进气口）向外传播出来。而放空设备内部并没有噪声源，噪声源就在排气管口上,或更确切地说在排口截面之外。它是由于高速喷出的气流冲击和剪切周围静止空气、引起剧烈的气体扰动而产生的。这种噪声称为喷注噪声。
在航空航天，汽车制造和化工冶金等领域中，无论是临时增压设备还是高压气源管路都必须在工作完成之后进行泄压处理，例如液体燃料储箱增压器。而在泄压过程中，当背压与泄压压力之比达0.5283时，由于阀门等设备的喉道效应会在泄压口处产生声速甚至超声速气流。这种高速气流冲击和剪切周围静止空气，引起剧烈的气体扰动，产生强烈的喷流噪声。而且超声速排气噪声声功率级大都在120dB以上，从上面的介绍可以清楚地看到，超声速排气噪声对于人耳的损伤非常大。所以这种喷流噪声，是各种相关试验过程中的重大污染源和安全隐患，对试验设备的正常运行、测试和参试人员的健康以及试验场内外环境都极为不利。另一方面，由于超声速排气流量大，噪声的声压级高，声强、声功率大，在声学研究中属于极端条件下的消声问题，如果安装常规的消声器，难以收到良好的消声效果，并且消声系统的研究也必须考虑到超声速排气消声器的抗高速气流冲击的结构特性。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种层板式消声器，能使高速气流减速降噪，减噪效果好，适用范围广。
本发明的技术方案为，一种层板式消声器，包括减速空腔和前端与减速空腔的一端连接并与减速空腔同轴的层板垫片结构体，所述减速空腔的另一端设有接入气体的入口管，而层板垫片结构体末端设有结构体端板；所述减速空腔内沿轴向设有多个挡板，并在各挡板上交错布置多个挡板通气孔，与层板垫片结构体连接的减速空腔的端板上设有端板通气孔；所述层板垫片结构体由多个同轴的环形层板垫片组内外嵌套而成，每个层板垫片组均由带缺口的层板垫片叠压而成，且相邻层板垫片上的缺口交错排布。
所述各挡板上的挡板通气孔的数量相同，且各通气孔大小相等；所述端板通气孔的面积为一块挡板中所有通气孔面积之和；保证穿过挡板和减速空腔端板上的气体量一致。
沿减速空腔和层板垫片结构体的公共轴对称安装紧固件而将减速空腔和层板垫片结构体紧固。
所述层板垫片结构体包括外环形层板垫片组和置于外环形层板垫片组的内环中的内环形层板垫片组，外环形层板垫片组由相同的外环形层板垫片叠压而成，内环形层板垫片组由相同的内环形层板垫片叠压而成，且外环形层板垫片的内环半径大于内环形层板垫片的外环半径。
试验高压高速余气从入口管进入减速空腔，减速空腔内由挡板隔开而分为多个空腔，挡板在不同位置开有挡板通气孔以连接各腔，气流从入口管进入第一个空腔中后打在第一块挡板上，随后气流向四周流动，并在空腔内不断膨胀。通过挡板上的通气孔分流进入下一个空腔。气流在此过程中进过多次的膨胀压缩分流，扰乱气流的流动，气流形成漩涡或相互摩擦减小其能量，使得气流内部流动愈加复杂，能量损失增加。气流从减速空腔流入层板垫片结构体，改变气流的初始流动方向，使其从侧向喷口流出。
由于每个层板垫片组均由带缺口的层板垫片叠压而成，且相邻层板垫片上的缺口交错排布，因此层板垫片上的缺口即为气体的侧面出口。气流进入层板垫片结构后主要有两种流动：一种是在向底部流动过程中向侧面分流；另一种是气流到达底部形成回流，向上流动的过程中分流向侧面出口。由于外环形层板垫片的内环半径大于内环形层板垫片的外环半径，因此外环形层板垫片组与内环形层板垫片组之间有第一环形空腔，而内环形层板垫片组的内环中有第二环形空腔，第二环形空腔中气流流动复杂、流动湍流度高，当气流分流后进入第一环形空腔，由于惯性使得气流在第一环形空腔中分层，只有少部分气流会跨层流动。该设计使气流需要绕行一段距离后才能抵达出口，从出口流入外界。由于层板垫片的厚度只有0.1—2mm，当气流从侧面出口流出进入到环境中时，其峰值频率提高而进入超声频率范围，使得喷流噪声降低，达到消声效果。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1.利用层板垫片叠放形成消声结构，噪声峰值频率上升，减噪效果更好；2.本发明的层板式消声器具有结构简单、投资少、体积小的优点，可随时增减层板垫片数量以达到需求的消声效果，适用范围广。
附图说明
图1为本发明所述消声器的第一立体图；
图2为本发明所述消声器的第二立体图；
图3为图1中减速空腔的结构示意图；
图4为图1中层板垫片结构体的结构示意图；
图5为图4中外环形层板垫片的结构示意图；
图6为图4中内环形层板垫片的结构示意图；
图7为图3中挡板的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种层板式消声器，包括减速空腔2和前端与减速空腔2的一端连接并与减速空腔2同轴的层板垫片结构体3，所述减速空腔2的另一端设有接入气体的入口管1，而层板垫片结构体3末端设有结构体端板；沿减速空腔2和层板垫片结构体3的公共轴对称安装螺栓5而将减速空腔2和层板垫片结构体3紧固。
如图3、图7所示，减速空腔2内沿轴向设有2个挡板8，并在各挡板8上交错布置3个挡板通气孔9，与层板垫片结构体3连接的减速空腔的端板7上设有端板通气孔10；各挡板8上的挡板通气孔9的数量相同，且各通气孔9大小相等；端板通气孔10的面积为一块挡板8中所有通气孔9面积之和。
如图4所示，层板垫片结构体包括外环形层板垫片组11和置于外环线层板垫片组11的内环中的内环形层板垫片组12，外环形层板垫片组11由相同的外环形层板垫片13叠压而成，内环形层板垫片组12由相同的内环形层板垫片14叠压而成，且外环形层板垫片13的内环半径大于内环形层板垫片14的外环半径；
如图5、图6所示，每个外环形层板垫片13、内环形层板垫片14上均设有缺口，且相邻层板垫片上的缺口交错排布。
外环形层板垫片13的厚度为1mm。
内环形层板垫片14的厚度为1mm。
Claims (6)
1. 一种层板式消声器，其特征是，包括减速空腔（2）和前端与减速空腔（2）的一端连接并与减速空腔（2）同轴的层板垫片结构体（3），所述减速空腔（2）的另一端设有接入气体的入口管（1），而层板垫片结构体（3）末端设有结构体端板；所述减速空腔（2）内沿轴向设有多个挡板（8），并在各挡板（8）上交错布置多个挡板通气孔（9），与层板垫片结构体（3）连接的减速空腔的端板（7）上设有端板通气孔（10）；所述层板垫片结构体包括外环形层板垫片组（11）和置于外环形层板垫片组（11）的内环中的内环形层板垫片组（12），外环形层板垫片组（11）由相同的外环形层板垫片（13）叠压而成，内环形层板垫片组（12）由相同的内环形层板垫片（14）叠压而成，且外环形层板垫片（13）的内环半径大于内环形层板垫片（14）的外环半径；每个层板垫片组（11,12）均由带缺口的层板垫片叠压而成，且相邻层板垫片上的缺口交错排布。
2.根据权利要求1所述层板式消声器，其特征是，所述各挡板（8）上的挡板通气孔（9）的数量相同，且各通气孔（9）大小相等。
3.根据权利要求1所述层板式消声器，其特征是，沿减速空腔（2）和层板垫片结构体（3）的公共轴对称安装紧固件（5）而将减速空腔（2）和层板垫片结构体（3）紧固。
4.根据权利要求2所述层板式消声器，其特征是，所述端板通气孔（10）的面积为一块挡板（8）中所有通气孔（9）面积之和。
5.根据权利要求1所述层板式消声器，其特征是，所述外环形层板垫片（13）的厚度为0.1—2mm。
6.根据权利要求1所述层板式消声器，其特征是，所述内环形层板垫片（14）的厚度为0.1—2mm。
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