CN103671071A - 一种双层串联微穿孔管消声器 - Google Patents

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刘志恩
杜松泽
田小青
郭晶晶
田翠翠
侯献军
颜伏伍
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Abstract

本发明涉及消声器领域，具体提供了一种双层串联微穿孔管消声器，包括消声器主体、进气端和排气端。所述消声器主体采用双层微穿孔管结构进行消声，孔径0.1-0.5mm，孔隙率小于5%，两层微穿孔管之间有空隙，无填充材料，内层微穿孔管和外层微穿孔管孔径相同、孔隙率及各层空腔体积不同，实现对不同频段噪声的消除。消声器工作时气流直接通过管路流动，背压损失小。这种排气消声器结构简单、加工简便、成本低廉，纯金属结构能耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击、使用寿命长。在整个频谱范围内尤其是在高频段有很好消声效果，消声量达到了10-20dB。

Description

一种双层串联微穿孔管消声器
技术领域
本发明涉及消声器领域，具体提供了一种应用于隔膜抽气泵进排气消声的双层串联微穿孔管消声器。
背景技术
隔膜抽气泵工作时进排气噪声主要由气体流动噪声和膜片振动敲击噪声组成，噪声频谱以中高频噪声为主。对于中高频率噪声的消除，阻性消声器可以有较好的效果，但其内部需填充吸声材料，不适用于相对封闭环境工作,因为在排气流的长期冲刷下吸声材料细丝状物不可避免的会漂浮在工作室中，从而对操作人员的健康产生不利影响；长期的冲刷使得消声器内的吸声材料减少，消声效果降低，因此其使用寿命不长。抗性消声器可通过复杂结构产生阻抗失配达到消声的效果，但复杂的空腔或者共鸣腔设计，使消声器体积较大，压力损失较大，影响了泵的抽气效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种可在相对封闭工作环境中长期使用的，具耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击、使用寿命长、消声效果好、排气压力损失小、结构简单、加工简便、利用较小体积达到较大消声效果、成本较低的消声器，尤其适用于中高频段的消声。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种双层串联微穿孔管消声器，包括进气端（6）、排气端（7）以及在所述进气端（6）、排气端（7）之间的消声器主体，其特征在于：所述进气端、排气端通过消声器主体直接导通，消声器主体由外至内由外壳（4）、微穿孔外管（3）、微穿孔内管（2）三部分同轴套接组成多层筒形主体，三部分共用的中心轴线与进气端和排气端的中心轴线位于同一直线上；微穿孔外管（3）、微穿孔内管（2）各管层上的微孔为垂直于中心轴线且遍布于各自管壁的直通微孔；微穿孔管内管（2）与微穿孔管外管（3）间以及微穿孔管外管（3）与外壳（4）之间为空腔且各空腔均无任何填充材料；进气端（6）与消声器主体的一端通过前端盖（1）封闭连接，排气端（7）与消声器主体的另一端通过后端盖（5）封闭连接；前端盖（1）和后端盖（5）的中心设置中心通孔，且中心通孔直径与微穿孔内管（2）、进气端（6）、排气端（7）的直径相同；微穿孔内管（2）直接连通进气端（6）、排气端（7）或者微穿孔内管（2）的一端直接从后端盖（5）的中心通孔伸出形成排气端（7）。
按上述技术方案，微穿孔管外管位于微穿孔管内管和外壳之间，将微穿孔管内管与外壳间的空腔分隔成体积不等的两部分空腔。
按上述技术方案，多层筒形主体中，外壳（4）和微穿孔管外管（3）的横截面为正方形，而微穿孔管内管（2）的横截面为圆形。
按上述技术方案，微穿孔管内管（2）和微穿孔管外管（3）的微孔孔径相同或不同，但两层管上微孔分布的孔隙率不相同。
按上述技术方案，微穿孔管内管（2）和微穿孔管外管（3）的各自微孔孔径为0.1-0.5mm，孔隙率小于5%。
按上述技术方案，微穿孔外管（3）、微穿孔内管（2）各管层的管壁厚度相同或不同。
本发明消声器主体采用双层微穿孔管，两层微穿孔管之间有空隙，无填充材料，内层微穿孔管和外层微穿孔管板厚、孔径、孔隙率及空腔深度合理匹配，实现对不同频段噪声的消除。消声器工作时气流直接通过管路流动，背压损失小。这种排气消声器结构简单、加工简便、成本低廉，纯金属结构能耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击、使用寿命长。在中高频率范围内有很好消声效果，消声量可达到10-20dB。双层串联微穿孔管消声器工作时，气流从前端盖（1）上的进气端（6）轴向流入，流过双层串联微穿孔管（2、3）的径向微孔消声后从后端盖5上的排气端7沿轴向排出。气流在经过消声器流道时，各层微孔管管壁上的微孔直径和孔隙率小，表面相对光滑，对气流流动阻力较小，主要气体沿管轴线方向流动，因此压力损失小。声波通过微孔时，由于空气和微孔的摩擦作用使声能转化为热能，从而实现消声的目的。微穿孔管结构中，孔径大小会影响消声的频率；在相同的孔径下孔隙率增大消声频率会往高频移动；改变空腔深度，也即变化两层微穿孔管之间的距离可以提高消声频段宽度，并提高消声量。合理的设计孔隙率、孔径和板后腔体深度可以获得较宽的消声频率和较大的消声量。
作为本发明的变形设计，也可以设计类似结构的三层和四层的多层串联微穿孔管消声器，但超过四层则基本无消声效果。
本发明的有益效果是：在不设置缓冲腔室的情况下，仅使用双层串联微穿孔管就能够达到很好的消声效果，与现有技术相比消声器的体积减小；进气端和排气端直接相通，气流基本无任何转弯与缓冲，最大程度的减小了气流经过消声器时的流动阻力；纯金属结构，可以耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击、使用寿命长；没有采用吸音棉等易燃、易吸入物，保证了消声器在相对封闭环境中工作时人的安全。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的双层串联微穿孔管消声器结构示意图；
图2是图1的A—A截面示意图；
图3是微孔内管微孔排列布局示意图；
图4是微孔外管微孔排列局部示意图；
图1-4中各附图标记如下：前端盖1、微孔内管2、微孔外管3、外壳4、后端盖5、进气端6、排气端7、流道Ⅰ8、空腔Ⅱ9、空腔Ⅲ10；微孔内管微孔11；微孔外管微孔12。
具体实施方式
实施例一：
如图1-4，本发明的双层串联微穿孔管消声器，包括进气端6、排气端7以及在所述进气端6、排气端7之间的消声器主体，其特征在于：所述进气端、排气端通过消声器主体直接导通，消声器主体由外至内由外壳4、微穿孔外管3、微穿孔内管2三部分同轴套接组成多层主体，三部分共用的中心轴线与进气端和排气端的中心轴线位于同一直线上；微穿孔外管3、微穿孔内管2各管层上的微孔为垂直于中心轴线且遍布于各自管壁的直通微孔；微穿孔管内管2与微穿孔管外管3间以及微穿孔管外管3与外壳4之间为空腔且各空腔均无任何填充材料。
如图2所示，消声器主体横截面为圆形；采用进气端与排气端通过消声器壳体直接相通的布置方式，所述进气端和排气端位于圆筒两端的中心；消声器壳体内沿轴线方向布置双层微穿孔管，将所述壳体内部空间分隔成流道Ⅰ8、空腔Ⅱ8、空腔Ⅲ10；所述双层微穿孔管横截面呈圆形。内层微孔管与进气端和排气端直径相同，直接导通所述进气端和排气端。外层微孔管位于内微孔管和壳体之间，将所述内微孔管与壳体间的空腔沿壳体轴线方向分隔成体积不等的两部分；所述内微孔管和外微孔管上打有相同孔径的微孔（孔径也可以不同），两层微孔管上微孔所采用的微孔布置不同。
所述微孔内管2和微孔外管3采用相同厚度的金属薄板打孔制成，薄膜厚度0.5mm。如图3-4所示，所述微孔内管微孔11直径为0.5mm，沿消声器轴向相邻微孔11圆心距离为1.6mm，沿消声器横截面圆周方向相邻两列微孔11圆心距离为1mm。所述微孔外管微孔12直径为0.5mm，沿消声器轴向相邻微孔12圆心距离为2mm，沿消声器横截面圆周方向相邻两列微孔12圆心距离为1.6mm。
实施例二：
基本结构与实施例一的图1和3-4相同，所不同的是外壳4横截面为正方形，微穿孔外管3横截面为正方形，而微穿孔内管2横截面为圆形。
当然在其他实施例中，外壳4横截面和微穿孔外管3横截面也可以为等边多边形，如菱形或者五边形。
上述实施例中，本发明的双层串联微穿孔管消声器工作时，气流从前端盖1上的进气端6流入，流过外壳4和双层串联微穿孔管2、3，经过双层微穿孔管消声后从后端盖5上的排气端7排出。气流在经过消声器时没有任何转弯与缓冲过程，从而最大程度的减小排气背压。
以上所述仅为本发明的优选而不用于限制本发明，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动而不脱离本发明的精神和范围，而所有这些改动都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种双层串联微穿孔管消声器，包括进气端（6）、排气端（7）以及在所述进气端（6）、排气端（7）之间的消声器主体，其特征在于：所述进气端、排气端通过消声器主体直接导通，消声器主体由外至内由外壳（4）、微穿孔外管（3）、微穿孔内管（2）三部分同轴套接组成多层筒形主体，三部分共用的中心轴线与进气端和排气端的中心轴线位于同一直线上；微穿孔外管（3）、微穿孔内管（2）各管层上的微孔为垂直于中心轴线且遍布于各自管壁的直通微孔；微穿孔管内管（2）与微穿孔管外管（3）间以及微穿孔管外管（3）与外壳（4）之间为空腔且各空腔均无任何填充材料；进气端（6）与消声器主体的一端通过前端盖（1）封闭连接，排气端（7）与消声器主体的另一端通过后端盖（5）封闭连接；前端盖（1）和后端盖（5）的中心设置中心通孔，且中心通孔直径与微穿孔内管（2）、进气端（6）、排气端（7）的直径相同；微穿孔内管（2）直接连通进气端（6）、排气端（7）或者微穿孔内管（2）的一端直接从后端盖（5）的中心通孔伸出形成排气端（7）。
2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于：微穿孔管外管位于微穿孔管内管和外壳之间，将微穿孔管内管与外壳间的空腔分隔成体积不等的两部分空腔。
3.根据权利要求1或2所述的消声器，其特征在于：多层筒形主体中，外壳（4）和微穿孔管外管（3）的横截面为正方形，而微穿孔管内管（2）的横截面为圆形。
4.根据权利要求3所述的消声器，其特征在于：微穿孔管内管（2）和微穿孔管外管（3）的微孔孔径相同或不同，但两层管上微孔分布的孔隙率不相同。
5.根据权利要求1或2或4所述的消声器，其特征在于：微穿孔管内管（2）和微穿孔管外管（3）的各自微孔孔径为0.1-0.5mm，孔隙率小于5%。
6.根据权利要求5所述的消声器，其特征在于：微穿孔外管（3）、微穿孔内管（2）各管层的管壁厚度相同或不同。
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