CN103807996A - 消音器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及消除空气动力性噪声领域，具体而言，涉及消音器。包括框架和消音单元。消音单元包括母消音单元和子消音单元；母消音单元包括外筒、内筒、第一憎水玻璃丝布和第一吸音材料；内筒和外筒上均设置有第一通孔。子消音单元包括壳体、第二憎水玻璃丝布和第二吸音材料；其上设置有第二通孔。消音单元置于框架上，框架上设置有传动装置。传动装置带动子消音单元置于母消音单元内，壳体的外周面与内筒的内周面贴合；传动装置带动子消音单元与母消音单元分离，子消音单元与母消音单元之间具有间隙。本发明提供的消音器，不但具有良好的通风效果，而且对高频、中频和低频噪音均具有良好的降噪效果，消音效果好。
Description
技术领域
本发明涉及消除空气动力性噪声领域，具体而言，涉及一种用于消除通风噪音的消音器。
背景技术
噪声是发声体发出的无规则声音，其以波的形式在一定的介质(如固体、液体、气体)中进行传播。产业革命以来，各种机械设备的创造和使用，给人类带来了繁荣和进步，但同时也产生了越来越多，而且越来越强的噪声污染。现今，噪声污染、水污染、大气污染和固体废弃物污染成为世界范围内主要的环境问题。
目前，空气动力设备(譬如风机、空压机、发电机、冷却器等)在运行时产生大量的通风噪音，随着人们环保意识的不断增强和社会整治力度的深化，妥善处理通风噪声对周围环境的影响已逐步成为全社会的共识，如何消除通风噪声污染已成为人们亟待解决的问题。
消音器是阻止声音传播，但允许气流通过的一种器件，其安装在空气动力设备的气流通道上或进、排气系统中，能够有效的降低通风噪声。消音器根据其消声机理，可以分为六种主要的类型，即阻性消音器、抗性消音器、阻抗复合式消音器、微穿孔板消音器、小孔消音器和有源消音器。其中，阻性消音器是利用声波在多孔性吸声材料或吸声结构中传播，因摩擦将声能转化为热能而散发掉，使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而达到消声目的。
相关技术中，通常采用在空气动力设备进排风通道进风口处安装片式阻性消音器来控制通风噪声。但是，在空气动力设备上安装片式阻性消音器，往往导致空气动力设备的进风口有效进风面积大幅减小，引起风速增加，从而产生较大的固定压力损失(消耗机械能大)。目前市场上使用的空气动力设备均采用变频技术，固定压力损失会限制有效通风量，继而不能充分发挥变频的作用，影响空气动力设备的运行效率，能耗大。另外，空气动力设备产生的噪声是全频噪声，而片式阻性消声器对中低频消音效果较好，而对高频效果较差，故利用片式阻性消声器能够解决中低频噪声污染，但是对于高频噪声，降噪效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供消音器，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了消音器，包括框架和消音单元；消音单元包括母消音单元和子消音单元；母消音单元包括外筒、内筒、第一憎水玻璃丝布和第一吸音材料；外筒和内筒均为两端开口的中空柱体，内筒设置在外筒内，且具有环状间隙；内筒和外筒上均设置有第一通孔；外筒的内周面上和内筒的外周面上均铺设有第一憎水玻璃丝布，第一憎水玻璃丝布之间设置有第一吸音材料；子消音单元包括壳体、第二憎水玻璃丝布和第二吸音材料；壳体为两端开口的中空柱体，且其上设置有第二通孔；第二吸音材料将壳体填满，且在壳体和第二吸音材料之间铺设有第二憎水玻璃丝布；消音单元置于框架上，框架上设置有传动装置，传动装置带动子消音单元与母消音单元相对运动；传动装置带动子消音单元置于母消音单元内，壳体的外周面与内筒的内周面贴合；传动装置带动子消音单元与母消音单元分离，子消音单元与母消音单元之间具有间隙。
进一步来说，内筒、外筒和壳体均为截面为正方形的中空柱体，消音单元为多个，多个消音单元均设置在框架上；框架包括第一框架和第二框架，第一框架和第二框架相对设置，传动装置带动第二框架靠近或远离第一框架的方向移动，其中：
多个母消音单元和多个子消音单元在竖直和/或水平方向上间隔设置在第一框架以及第二框架上；传动装置带动第二框架向第一框架移动，子消音单元置于母消音单元中；同一框架上，竖直或水平方向上相邻两个母消音单元间隔距离等于外筒的截面的边长。
进一步来说，内筒、外筒和壳体均为截面为正六边形的中空柱体，消音单元为多个，多个消音单元均设置在框架上；框架包括第一框架和第二框架，第一框架和第二框架相对设置，传动装置带动第二框架靠近或远离第一框架的方向移动，其中：
多个母消音单元和多个子消音单元间隔设置在第一框架以及第二框架上；传动装置带动第二框架向第一框架移动，子消音单元置于母消音单元中，第一框架上的外筒的外周面与第二框架上的外筒的外周面相贴合，且呈蜂窝状。
进一步来说，传动装置包括齿条和齿轮；第一框架上设置有齿轮，第二框架上设置有齿条，齿条与齿轮啮合；齿条和齿轮带动第二框架靠近或远离第一框架的方向移动。
进一步来说，传动装置还包括电动机，其设置在第二框架上；电动机的转动轴与齿轮锁紧，电动机用于带动齿轮转动。
进一步来说，传动装置还包括行程限位器，其设置在第二框架上，与电动机电连接。
进一步来说，还包括控制装置，控制装置与电动机信号连接，其根据空气动力设备的变频装置的转速，计算空气动力设备所需风量及通风口的最优压力损失，向电动机发送信号，控制母消音单元和子消音单元的移动距离。
较好地，第一通孔的孔径为0.1mm～10mm，外筒和内筒的开孔率均为8％～25％，外筒和内筒的厚度均为0.3mm～1.5mm；
和/或，第二通孔的孔径为0.1mm～10mm，壳体的开孔率为8％～25％，壳体的厚度为0.3mm～1.5mm。
较好地，第一憎水玻璃丝布的支纱为12x12、12x16或14x16；
和/或，第二憎水玻璃丝布的支纱为12x12、12x16或14x16。
较好地，第一吸音材料为玻璃棉，玻璃棉的密度为24kg/m3～80kg/m3，且其吸音系数为0.6～0.95；
和/或，第二吸音材料为玻璃棉，玻璃棉的密度为24kg/m3～80kg/m3，且其吸音系数为0.6～0.95。
本发明上述实施例的消音器，将消音器安装在空气动力设备的通风口上，由于子消音单元和母消音单元采用嵌套的结构，与传统的片式阻性消音器相比，增大了消音器的吸音面积；另外，由于子消音单元和母消音单元在传动装置的带动下能够分离，且其之间具有距离，故可以通过调节距离的大小，来调整消音器的通风空间，提高有效通风量，降低固定压力损失；故能充分发挥空气动力设备中变频技术的作用，提高空气动力设备的运行效率，能耗小。更为重要的是，当母消音单元和子消音单元分离，形成通风通道；由于子消音单元和母消音单元中分别选用不同密度的吸音材料，故消音器不但具有良好的通风效果，而且对高频、中频和低频噪音均具有良好的降噪效果，消音效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一个实施例中母消音单元的轴侧放大示意图；
图2为与图1配合的子消音单元的轴侧放大示意图；
图3为本发明提供的另一个实施例中母消音单元的轴侧放大示意图；
图4为与图3配合的子消音单元的轴侧放大示意图；
图5为本发明提供的母消音单元的放大剖视图；
图6为本发明提供的子消音单元的放大剖视图；
图7为本发明提供的一个实施例消音器的轴侧图；
图8为图7提供的消音器的附视图；
图9为本发明提供的另一实施例消音器的的轴侧图；
图10为图9提供的消音器的附视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，在本发明提供了消音器，包括框架和消音单元。消音单元包括母消音单元100和子消音单元200。母消音单元100包括外筒101、内筒102、第一憎水玻璃丝布105和第一吸音材料104。外筒101和内筒102均为两端开口的中空柱体，内筒102设置在外筒101内，且具有环状间隙；内筒102和外筒101上均设置有第一通孔103；外筒101的内周面上和内筒102的外周面上均铺设有第一憎水玻璃丝布105，第一憎水玻璃丝布105之间设置有第一吸音材料104。子消音单元200包括壳体201、第二憎水玻璃丝布204和第二吸音材料203；壳体201为两端开口的中空柱体，且其上设置有第二通孔202；第二吸音材料203将壳体201填满，且在壳体201和第二吸音材料203之间铺设有第二憎水玻璃丝布204；消音单元置于框架上，框架上设置有传动装置，传动装置带动子消音单元200与母消音单元100相对运动。传动装置带动子消音单元200置于母消音单元100内，壳体201的外周面与内筒102的内周面贴合；传动装置带动子消音单元200与母消音单元100分离，子消音单元200与母消音单元100之间具有间隙。在本实施例中，外筒101、内筒102和壳体201可以为本领域内任何公知形状的中空柱状体；其材质可以为任何金属板，譬如冷板、镀锌板、不锈钢板、铝板等，均适用于本实施例。框架可以为Q235钢结构连接制作，整体高度与通风口的高度相一致；框架整体可以做防腐处理，以提高框架整体的稳定性能。子消音单元200和母消音单元100的长度根据实际需要消音量来计算。这里需要说明的是，第一憎水玻璃丝布105可以采用本领域内任何公知的固定方式铺设在外筒101和内筒102上，譬如粘接；但其在外筒101和内筒102上均应铺设平整，不能有重叠或者卷边等情况；同理，第二憎水玻璃丝布204在壳体201上也可以采用本领域内任何公知的固定方式铺设在壳体201上，但其也应铺设平整，不能出现重叠或者卷边的情况。第一吸音材料104和第二吸音材料203可以为本领域内任何公知的，具有吸音功能的材料，均适用于本实施例；但需要注意的是，第一吸音材料104和第二吸音材料203的密度不同，一个是高密度吸音材料，另一个是低密度吸音材料，这样才能保证对全频噪声均具有良好的吸音效果。且无论第一吸音材料104，还是第二吸音材料203均不能外露；也就是说，不能置于母消音单元100或者子消音单元200外。外筒101和内筒102上的第一通孔103的孔径，以及外筒101和内筒102上的开口率，应根据实际的吸音量设计；壳体201上的第二通孔202也是如此。上面提到的传动装置，可以为本领域内，任何能够实现带动母消音单元100和子消音单元200移动的任何装置，只要能实现上述目的，均适用于本实施例。母消音单元100和子消音单元200可以采用本领域内任何公知的固定方式固定在框架上，譬如说螺栓连接等。
本实施例提供的消音器，将消音器安装在空气动力设备的通风口上，由于子消音单元200和母消音单元100采用嵌套的结构，与传统的片式阻性消音器相比，增大了消音器的吸音面积；当声波传播到消音器后，声波进入第一吸音材料104和第二吸音材料203中的大量连通的微小孔隙，产生摩擦，将声能转化成热能，从而产生能量损失，降低噪声。另外，由于子消音单元200和母消音单元100在传动装置的带动下能够分离，且之间具有距离，故可以通过调节距离的大小，来调整消音器的通风空间，提高有效通风量，降低固定压力损失，从而配合空气动力设备中变频设备变频时所需要的不同风量；能充分发挥空气动力设备中变频技术的作用，提高空气动力设备的运行效率，能耗小。更为重要的是，当母消音单元100和子消音单元200分离，形成弯曲的通风通道，但没有完全可穿透的声波通道，故不但具有良好的通风效果，而且具有良好的消音效果；另外，由于子消音单元200和母消音单元100中分别选用不同密度的吸音材料，声波的整个传播途经都是吸声过程，从而对高频、中频和低频噪音均具有良好的降噪效果，消音效果好。
如图7和图8所示，本实施例提供的消音器，较好地，内筒102、外筒101和壳体201均为截面为正方形的中空柱体。消音单元为多个，多个消音单元均设置在框架上；框架包括第一框架300和第二框架301，第一框架300和第二框架301相对设置，传动装置带动第二框架301靠近或远离第一框架300的方向移动。其中：多个母消音单元100和多个子消音单元200在竖直和/或水平方向上间隔设置在第一框架300以及第二框架301上。传动装置带动第二框架301向第一框架300移动，子消音单元200置于母消音单元100中；同一框架上，竖直或水平方向上相邻两个母消音单元100间隔距离等于外筒101的截面的边长。在第一框架300上，沿竖直和/或水平方向上间隔设置母消音单元100和子消音单元200；而在第二框架301上，沿竖直和/或水平方向，间隔设置有子消音单元200和母消音单元100。当传动装置带动第二框架301向第一框架300移动时，第二框架301上的子消音单元200应插入第一框架300上的母消音单元100；而第二框架301上的母消音单元100应嵌套在第一框架300上子消音单元200外。当空气动力设备停运，或气温较低不需要进风时，本实施例提供的消声器中的母消音单元100和子消音单元200嵌套合并在一起，形成与消声单元体等厚度的吸隔声墙，减小占用空间面积。需要开启时，传动装置带动第二框架301移动，将消音器中的母消音单元100和子消音单元200分开，移动距离至少大于一倍的母消声单元或子消音单元200的长度，使子消音单元200和母消音单元100之间具有缝隙。通过将母消音单元100和子消音单元200的截面设计为正方形，比传统的片式消声片的吸声面积大大增加，可以在保持整体消音器体积不变的情况下，有效的增大吸音面积，提高了本实施例提供的吸音器的吸音效果，增大了吸音量。
如图9和图10所示，本实施例还提供的另一种内筒102、外筒101和壳体201的结构，即内筒102、外筒101和壳体201均为截面为正六边形的中空柱体，消音单元为多个，多个消音单元均设置在框架上；框架包括第一框架300和第二框架301，第一框架300和第二框架301相对设置，传动装置带动第二框架301靠近或远离第一框架300的方向移动，其中：多个母消音单元100和多个子消音单元200间隔设置在第一框架300以及第二框架301上；传动装置带动第二框架301向第一框架300移动，子消音单元200置于母消音单元100中，第一框架300上的外筒101的外周面与第二框架301上的外筒101的外周面相贴合，且呈蜂窝状。其与正方形截面的内筒102、外筒101和壳体201相比，均具有良好的吸音效果，均能有效的增加吸音面积，增大吸音量。当然，无论外筒101、内筒102和壳体201的横截面为正方形还是正六边形，均只是本实施例示出的两个具体的例子，本领域的技术人员应当理解，任何公知的形状和结构，只要能实现本发明的目的，均适用于本实施例。
在本实施例中，传动装置包括齿条302和齿轮。第一框架300上设置有齿轮，第二框架301上设置有齿条302，齿条302与齿轮啮合；齿条302和齿轮带动第二框架301靠近或远离第一框架300的方向移动。通过设置有齿条302和齿轮，能够增加本实施例提供的消音器的使用性能。较好地，传动装置还可以包括电动机303，其设置在第二框架301上。电动机303的转动轴与齿轮锁紧，电动机303用于带动齿轮转动。通过设置有电动机303，提高了本实施例提供的消音器工作效率和工作稳定性能。另外，传动装置还可以包括行程限位器，其设置在第二框架301上，与电动机303电连接。行程限位器可以为本领域内任何公知的具有限定移动位置功能的传感器。通过设置有行程限位器，能够提高消音器的使用性能，增加吸音效果。还需说明的是，本实施例提供的消音器，还可以包括控制装置，控制装置与电动机303信号连接，其根据空气动力设备的变频装置的转速，计算空气动力设备所需风量及通风口的最优压力损失，向电动机303发送信号，控制母消音单元100和子消音单元200的移动距离。通过设置有控制装置，本实施例提供的消音器能够根据空气动力设备的变频装置的转速，计算空气动力设备所需风量及通风口的最优压力损失，然后确定移动距离，从而满足空气动力设备的变频装置变频所需的最优风量，保证空气动力设备的工作效率，也能进一步提高了本实施例提供的消音器的消音效果。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例提供的消音器，第一通孔103的孔径为0.1mm～10mm，外筒101和内筒102的开孔率均为8％～25％，外筒101和内筒102的厚度均为0.3mm～1.5mm；和/或，第二通孔202的孔径为0.1mm～10mm，壳体201的开孔率为8％～25％，壳体201的厚度为0.3mm～1.5mm。较好地，第一憎水玻璃丝布105的支纱为12x12、12x16或14x16；和/或，第二憎水玻璃丝布204的支纱为12x12、12x16或14x16。较好地，第一吸音材料104为玻璃棉，玻璃棉的密度为24kg/m3～80kg/m3，且其吸音系数为0.6～0.95；和/或，第二吸音材料203为玻璃棉，玻璃棉的密度为24kg/m3～80kg/m3，且其吸音系数为0.6～0.95。通过大量的实验证明，通过以上参数的限定，能够消除大多数通风噪音，消音器整体的消音量大于20dB。
本实施例提供的消音器，母消音单元100和子消音单元200能够独立安装和拆卸，易于维修和更换；使用性能稳定，消音效果好，制造工艺简单，制造成本低，易于推广使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.消音器，其特征在于，包括框架和消音单元；
所述消音单元包括母消音单元和子消音单元；
所述母消音单元包括外筒、内筒、第一憎水玻璃丝布和第一吸音材料；所述外筒和所述内筒均为两端开口的中空柱体，所述内筒设置在所述外筒内，且具有环状间隙；所述内筒和所述外筒上均设置有第一通孔；所述外筒的内周面上和所述内筒的外周面上均铺设有所述第一憎水玻璃丝布，所述第一憎水玻璃丝布之间设置有所述第一吸音材料；
所述子消音单元包括壳体、第二憎水玻璃丝布和第二吸音材料；所述壳体为两端开口的中空柱体，且其上设置有第二通孔；所述第二吸音材料将所述壳体填满，且在所述壳体和所述第二吸音材料之间铺设有所述第二憎水玻璃丝布；
所述消音单元置于所述框架上，所述框架上设置有传动装置，所述传动装置带动所述子消音单元与所述母消音单元相对运动；所述传动装置带动所述子消音单元置于所述母消音单元内，所述壳体的外周面与所述内筒的内周面贴合；所述传动装置带动所述子消音单元与所述母消音单元分离，所述子消音单元与所述母消音单元之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，所述内筒、所述外筒和所述壳体均为截面为正方形的中空柱体，所述消音单元为多个，多个所述消音单元均设置在所述框架上；所述框架包括第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架相对设置，所述传动装置带动所述第二框架靠近或远离所述第一框架的方向移动，其中：
多个所述母消音单元和多个所述子消音单元在竖直和/或水平方向上间隔设置在所述第一框架以及所述第二框架上；所述传动装置带动所述第二框架向所述第一框架移动，所述子消音单元置于所述母消音单元中；同一框架上，竖直或水平方向上相邻两个所述母消音单元间隔距离等于所述外筒的截面的边长。
3.根据权利要求1所述的消音器，其特征在于，所述内筒、所述外筒和所述壳体均为截面为正六边形的中空柱体，所述消音单元为多个，多个所述消音单元均设置在所述框架上；所述框架包括第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架相对设置，所述传动装置带动所述第二框架靠近或远离所述第一框架的方向移动，其中：
多个所述母消音单元和多个所述子消音单元间隔设置在所述第一框架以及所述第二框架上；所述传动装置带动所述第二框架向所述第一框架移动，所述子消音单元置于所述母消音单元中，所述第一框架上的所述外筒的外周面与所述第二框架上的所述外筒的外周面相贴合，且呈蜂窝状。
4.根据权利要求2或3所述的消音器，其特征在于，所述传动装置包括齿条和齿轮；所述第一框架上设置有所述齿轮，所述第二框架上设置有所述齿条，所述齿条与所述齿轮啮合；所述齿条和所述齿轮带动所述第二框架靠近或远离所述第一框架的方向移动。
5.根据权利要求4所述的消音器，其特征在于，所述传动装置还包括电动机，其设置在所述第二框架上；所述电动机的转动轴与所述齿轮锁紧，所述电动机用于带动所述齿轮转动。
6.根据权利要求5所述的消音器，其特征在于，所述传动装置还包括行程限位器，其设置在所述第二框架上，与所述电动机电连接。
7.根据权利要求6所述的消音器，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置与所述电动机信号连接，其根据空气动力设备的变频装置的转速，计算空气动力设备所需风量及通风口的最优压力损失，向所述电动机发送信号，控制所述母消音单元和子消音单元的移动距离。
8.根据权利要求7所述的消音器，其特征在于，所述第一通孔的孔径为0.1mm～10mm，所述外筒和所述内筒的开孔率均为8％～25％，所述外筒和所述内筒的厚度均为0.3mm～1.5mm；
和/或，所述第二通孔的孔径为0.1mm～10mm，所述壳体的开孔率为8％～25％，所述壳体的厚度为0.3mm～1.5mm。
9.根据权利要求7所述的消音器，其特征在于，所述第一憎水玻璃丝布的支纱为12x12、12x16或14x16；
和/或，所述第二憎水玻璃丝布的支纱为12x12、12x16或14x16。
10.根据权利要求7所述的消音器，其特征在于，所述第一吸音材料为玻璃棉，所述玻璃棉的密度为24kg/m3～80kg/m3，且其吸音系数为0.6～0.95；
和/或，所述第二吸音材料为玻璃棉，所述玻璃棉的密度为24kg/m3～80kg/m3，且其吸音系数为0.6～0.95。
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