CN103711984A - 简化的模态衰减器 - Google Patents

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Abstract

一种模态衰减器，其包括具有通过连接段连接的引入段和引出段的衰减器主体，设置在衰减器主体内并与衰减器主体间隔以形成环形空间的多孔网筛，和设置在多孔网筛和衰减器主体之间的多个环。当流体流经模态衰减器时，声波经过多孔网筛并且通过多个环反射回来以破坏其它声波，从而降低模态衰减器中的流体噪音。

Description

简化的模态衰减器
技术领域
本发明大体涉及一种用于控制阀和调节器的降噪装置，更具体来说，涉及一种用于控制阀或调节器的进油管路模态衰减器。
背景技术
流体阀控制流体从一个位置到另一个位置的流动。当流体阀处于关闭位置时，阻止一侧的高压流体流向位于该阀的另一侧的低压位置。控制阀的进口和出口之间的压差以及经过该控制阀的湍流通路在控制阀下游产生湍流流动，这将引起不需要的潜在有害的噪音。
企图降低噪音，多端口阀罩或阀内件已经用在某些调节器中来减小经过阀罩的压降以及使下游流动平稳。然而，这些阀罩式降噪器同时降低了经过阀罩的流体流速，这可能降低调节器的效率。
其它类型的降噪装置包括设在流动路径中、吸收声波并将声波转化为热能的材料。然而，这种吸声材料具有有限的有效频率并且同时降低经过该材料的流体流量。
最近，已经进行某些尝试来利用位于调节器下游的衰减装置来降低噪音。尤其是，在Ali E.Broukhiyan的"The Modal CoincidenceSuppression Device(MCSD)For The Reduction Of Noise FromControl Valves(用于减少来自控制阀噪音的模态一致抑制装置(MCSD))"中描述了一种模态一致的抑制装置，(″MCSD")在下文中引入以供参考。然而，MCSD中公开的这种模态抑制装置很重并且很难组装。
发明内容
根据本发明的一个示例性方面，模态衰减器包括：具有通过连接段连接的引入段和引出段的衰减器主体，设置在衰减器主体内部、与衰减器主体间隔以形成环形空间的多孔网筛，以及设置在多孔网筛和衰减器主体之间的多个环。当流体流经模态衰减器时，声波经过多孔网筛并且通过多个环反射回来以破坏其它声波，从而降低模态衰减器中的流体噪音。
根据本发明的另一个示例性方面，降低流经管路的流体噪音的方法包括：将多个圆环设置在衰减器主体内，将多孔网筛设置在衰减器主体内使得多孔网筛和多个环中的环的内表面之间的距离限定环形空间，以及将多个环中相对的环以与声波的特定频率的破坏相对应的距离设置。
进一步根据上述方面中的任何一个或多个，模态衰减器(或者降低流经管路的流体噪音的方法)可进一步包括任何一个或多个如下的优选形式。
在某些优选形式中，模态衰减器可进一步包括多个壁，其设置在大体垂直于经过衰减器主体的流体流动方向延伸的衰减器主体的内表面上，该壁在网筛主体和衰减器主体之间限定出多个腔。在其它优选形式中，模态衰减器在多个腔内包括至少两个体积不同的腔。在其它实施例中，模态衰减器包括从进口向着连接段体积增大的腔。仍旧在其它优选实施例中，模态衰减器包括从连接段向着出口体积减小的腔。仍旧在其它优选实施例中，模态衰减器包括在横截面上看时近似曲线的多个腔。
在其它优选形式中，模态衰减器可以包括圆锥形的引入段。仍旧在其它优选形式中，模态衰减器可以包括圆锥形的引出段。仍旧在其它优选形式中，模态衰减器包括位于第一端的第一凸缘和位于第二端的第二凸缘。
在其它优选形式中，多孔网筛包括多个孔。仍旧在其它优选形式中，多个孔中的至少一个孔是圆形的。
在其它优选形式中，模态衰减器包括设置在多个环中的一个环与衰减器主体的进口部分之间的弹簧。
在其它优选形式中，多孔网筛具有与衰减器主体的内直径基本相同的内直径。
在其它优选形式中，模态衰减器包括设置在衰减器主体内部的多孔板，该多孔板大致垂直于经过衰减器主体的流体流动方向延伸。仍旧在其它优选形式中，模态衰减器包括位于相对的环之间、与声波的特定频率的破坏相对应的距离。
附图说明
图1是模态衰减器的剖面透视图；
图2是图1中模态衰减器的侧面示意性横截面视图；
图3是比较直管和模态衰减器的一个实施例的噪音降低量的数据曲线图；
图4是模态衰减器的可选实施例的侧面横截面视图；和
图5是模态衰减器的另一个实施例的侧面横截面视图。
具体实施方式
在此描述的模态衰减器有利地提供调节器或控制阀下游的降噪，同时具有微小的流动限制。因此，公开的模态衰减器在降噪方面效率很高。公开的模态衰减器要比现有降噪装置小得多和／或轻得多。因此，公开的模态衰减器可用在调节器或具有较小阀体的控制阀中。
另外，公开的模态衰减器中的多孔管可通过调整多孔管的传动比定制用于特殊应用。此外，公开的模态衰减器可与多个常规噪声抑制设备相结合，例如降噪阀内件，以获得更全面的降噪。
一般而言，在此描述的模态衰减器通过使用声波干涉破坏或者减小管路中的声波振幅来减少流经管路或管道的流体噪音。公开的模态衰减器使用一些不同尺寸或形状的间隙，这些间隙是由不同样式的内板形成。这些间隙的总长度和／或间隔可以被优化用于特定的气体或者流动结构，以针对于特定声波频率。
除非另外规定，在此公开的模态衰减器的任何一个实施例的任何部件或特征可与模态衰减器的任何一个其它实施例的部件或特征相结合。
现在转至图1，模态衰减器10的一个示例性实施例包括中空的衰减器主体12，位于中空衰减器主体12的第一端16的第一连接法兰14和位于中空衰减器主体12的第二端20的第二连接法兰18。第一连接法兰14和第二连接法兰18可附接进油管路和工艺管路和／或使进油管路在一端附接调节器而在另一端附接工艺管路。因此，公开的模态衰减器10容易在实际中任何一个工艺系统上进行改造，因为没有必要替换或者改变调节器并且模态衰减器10类似地附接于任何一种其它管段。
中空的衰减器主体12包括连接到第一连接法兰14的进口部分22和连接到第二连接法兰18的出口部分24。进口部分22和出口部分24大体为圆柱形，具有大体不变的内直径。圆锥形引入段26可附接于进口部分22并且圆锥形引出段28可附接于出口部分24。引入段26具有紧邻进口22的较小直径而引出段28具有紧邻出口24的较小直径。换言之，引入段扩张而引出段28缩窄。引入段26可通过大体圆柱形的连接段30连接到引出段28上。
穿孔的中空网筛32位于衰减器主体12内，并且该网筛32具有与进口22和／或出口24的内直径大体相同的内直径。该网筛32具有包括多个孔36的圆柱形网筛主体34。在一个示例性实施例中，至少一个孔36是圆形的。在其他实施例中，孔36可采用其他形状，举例来说，例如正方形、矩形、三角形、多边形、椭圆形或不规则形。在其他实施例中，网筛主体34可完全或者部分地涂有吸声材料。
多个壁38设置在衰减器主体12的内表面上。这些壁38将衰减器主体12的内表面和网筛主体34的外表面之间的空间分成多个腔40。至少两个腔40限定出不同体积。在图1的实施例中，腔的体积在衰减器主体12的引入段26从进口22向着连接段30增加。另一方面，腔40的体积在引出段28从连接部分30向着出口24减小。壁38和腔40被设置为将移动经过模态衰减器10的流体中的声波反射至网筛主体34的内部，由于这些声波与网筛主体34内部的其他声波相冲突，导致声波破坏或消失。开口36允许声波在网筛主体34的内部和腔40之间来回传播。通过控制腔40的体积和和宽度，以及相对腔之间的距离，声波的某些频率以破坏为目标。每个腔40在网筛主体34和衰减器主体12之间限定出环形空间46。每个环形空间46具有宽度47和高度49。腔40与腔40的宽度和高度可以不同。
现在转至图2，衰减器主体12是以纵向横截面示意性图示的。在图2中，阴影部分41图示出中空的腔或室40。腔40从靠近进口22和出口24的较小体积前进到靠近连接段30的较大体积。体积增加和减少接近曲线51。曲线51可由椭圆的数学公式来限定。
曲线51可被调节来针对特定声波频率，因此被定制用于任何一种特定应用。
图3是典型直管中声级100和模态衰减器中声级101之间的比较图。纵轴是以dB表示的内部声级，横轴是以Hz表示的三分之一倍频带的中心频率。如图所示，在高于大约1000Hz的频率处，模态衰减器中的声级明显降低。
图4是模态衰减器110的另一个实施例的纵向横截面视图。在图4中，X部分图示为实心环180。在图4的实施例中，衰减器主体112为大体圆柱形并且网筛主体134设置在衰减器主体112内。多个环180设置在衰减器主体112和网筛主体134之间。多个环180中的至少两个环180具有不同环形厚度。环180与网筛主体134间隔以在环180和网筛主体134之间形成环形空间182。正如上所示的实施例，环形空间182接近曲线，在尺寸上从网筛主体134的一端(邻近进口部分122)朝向衰减器主体112的中间部分增加，然后从衰减器主体112的中间部分朝向出口124减小。另外，弹簧184设在第一环180a和衰减器主体112的第一端116之间。
图5中所示的模态衰减器210的示例性实施例与图4的实施例类似。在图5中，X部分图示实心环280。该模态衰减器210包括衰减器主体212和设置在衰减器主体212内以形成环形空间282的网筛主体234。多个环280也限定出环形空间282。然而，模态衰减器210包括多孔板290形式的预衰减装置。多孔板290可穿过衰减器主体212的内部，大体上垂直于由箭头图示的流体流动方向。在一个实施例中，多孔板290包括多个孔292，这些孔破坏流经模态衰减器210的流体内的声波。多孔板290以与模态衰减器210的其他部分不同的噪音频率为目标。在某些实施例中，多孔板290可完全或者部分地涂有吸声材料。另外，多孔板290可表现在到达网筛主体234之前的流体流动，因此该模态衰减器210的其余部分的降噪特性能够被优化。
第一距离291可被计算为与第一噪音频率的破坏相对应，而第二距离293被计算为与第二噪音频率的破坏相对应。通过将环形空间282设计为对应于不同噪音频率的不同距离，模态衰减器可被调整为以存在于特定工作环境中的特定噪音频率为目标。
减少流经管路的流体中的噪音的方法包括制造和设计任何一个上述公开的实施例的模态衰减器并将该模态衰减器安装在处理系统中。更具体地说，该方法包括：将多个圆环设置在衰减器主体内，将多孔网筛设置在衰减器主体内使得多孔网筛和多个环中的环的内表面之间的距离限定出环形空间，以及将相对的环以与声波的特定频率的破坏相对应的距离设置在多个环中。
在其他实施例中，在此描述的模态衰减器可通过用不同材料制成板或者以不同方法或不同材料涂敷／涂饰板进行定制，以改变声波在该装置中反射的路径。混合板和／或涂层有效地形成一个或多个声透镜，该声透镜以特定方式引导声波来改进声波破坏和／或以特定频率为目标。
虽然某些模态衰减器已经在此根据本公开内容的教导进行描述，但是所附权利要求的范围并不限于此。相反，权利要求涵盖了明确落入允许等效物范围内的本公开内容教导的所有实施例。

Claims (19)

1.一种模态衰减器，其用来降低具有流经管路的流体的处理系统中的噪音，其特征在于，所述模态衰减器包括：
衰减器主体，其具有通过连接段连接的引入段和引出段；
多孔网筛，其设置在所述衰减器主体内并与所述衰减器主体间隔开以形成环形空间；以及
多个环，其设置在所述多孔网筛和所述衰减器主体之间；
其中，声波经过所述多孔网筛并且通过所述多个环反射回来以破坏其它声波，从而降低所述模态衰减器中的噪音。
2.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，进一步包括设置在所述衰减器主体的内表面上的多个壁，所述多个壁大致垂直于通过所述衰减器主体的流体流动方向延伸，并且所述多个壁在网筛主体和所述衰减器主体之间限定出多个腔。
3.如权利要求2所述的模态衰减器，其特征在于，所述多个腔中至少两个腔的体积不同。
4.如权利要求3所述的模态衰减器，其特征在于，所述多个腔的体积从进口向着连接段增大。
5.如权利要求4所述的模态衰减器，其特征在于，所述多个腔的体积从所述连接段向着出口减小。
6.如权利要求5所述的模态衰减器，其特征在于，所述多个腔在横截面上看时接近曲线。
7.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，所述衰减器主体包括圆锥形引入段。
8.如权利要求7所述的模态衰减器，其特征在于，所述衰减器主体包括圆锥形引出段。
9.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，所述衰减器主体包括位于第一端的第一凸缘和位于第二端的第二凸缘。
10.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，所述多孔网筛包括多个孔。
11.如权利要求10所述的模态衰减器，其特征在于，所述多个孔中的至少一个孔是圆形的。
12.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，在所述多个环中的一个环与所述衰减器主体的进口部分之间设置有弹簧。
13.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，所述多孔网筛具有与所述衰减器主体的内直径大致相同的内直径。
14.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，进一步包括设置在所述衰减器主体内的多孔板，所述多孔板大致垂直于经过所述衰减器主体的流体流动方向延伸。
15.如权利要求1所述的模态衰减器，其特征在于，相对的环之间的距离与特定声波频率的破坏相对应。
16.一种降低流经管路的流体的噪音的方法，其特征在于，该方法包括:
将多个环设置在衰减器主体内；
将多孔网筛设置在所述衰减器主体内，所述多孔网筛和多个环中的环的内表面之间的距离限定出环形空间；以及
将多个环中的相对的环以与特定声波频率的破坏相对应的距离设置。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括将多孔板设置在所述衰减器主体内，所述多孔板大致垂直于经过所述衰减器主体的流体流动方向延伸。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述多孔板涂覆第一吸音涂层。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述多孔板涂覆第二吸音涂层。
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