CN103968184A - 一种管路振动噪声抑制器结构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种管路振动噪声抑制器结构，包括穿孔管、出口连接管、外壳体、充氮阀、波纹管，穿孔管的右端与出口连接管嵌合相连，外壳体的左端通过螺纹套装在穿孔管的左端，出口连接管上设置凸台，外壳体的右端套装在出口连接管上并顶在凸台上，穿孔管中部的侧壁上设置穿孔，穿孔管的左部和出口连接管的左部均设置凹槽，穿孔管的穿孔处外部设置橡胶套筒，橡胶套筒的左端和右端分别通过匝丝固定在穿孔管和出口连接管的凹槽里，外壳体的中部设置将外壳体的左端和右端相连的波纹管，外壳体、波纹管、橡胶套筒之间形成腔室，充氮阀固定在外壳上并与腔室相连通。本发明既实现了对充液管路噪声的控制，同时又实现了对管路振动的衰减。

Description

一种管路振动噪声抑制器结构

技术领域

本发明涉及的是一种减振降噪装置，具体地说是适用于船舶、航空等行业中的充液管路系统的减振降噪装置。

背景技术

管路系统在国民经济的各个领域及日常生活中应用广泛，尤其在船舶工业领域的充液管路系统中(如冷却用水管路及生活用水管路等)。在充液管路中含有动力性原件，会激发管路产生振动，管路的振动和噪声会传递到其它结构，同时激励这一结构产生声辐射；管路内的噪声不仅可以通过管壁向外辐射，还可以在出口处直接向环境中辐射。在船舶管路系统中,由于特殊的工作环境，在充液管路中常伴有介质的振荡或脉动,而介质脉动能够产生交变力,这样就形成了管路及其连接附件的振动。强烈振动会使管路及连接附件破裂，使得它们之间的连接部分产生松动,引起船体的结构振动。管路脉动除引发噪声外，还能直接导致管路的机械振动和应力脉动，特别是当压力脉动频率与管路系统的固有频率非常接近时，这些结构会产生共振，具有很大的破坏作用。

在充液管路系统中，对压力脉动进行衰减和滤波的最常用方法是在管路中安装液体消声器等辅助设备。现阶段常见的降低充液管路系统流量脉动或压力脉动的方法是采用蓄能器、消声器和动压反馈装置。充液管路消声器主要有由空气消声器演化而来的扩张式、内插管式、共振式等抗性消声结构以及蓄能器。蓄能器的安装能够起到有效的吸收流量脉动和减少压力冲击的作用，但由于船舶舱室内部空间有限，大体积蓄能器无法满足有限空间布置的要求，同时管路液体脉动工况多变，蓄能器单一谐振频率无法同时衰减宽频流体脉动。

目前，消声器在输气管路中应用广泛，其实际应用理论已相当成熟，但对于液体介质的消声器实际应用较少，由于液体密度高于气体密度，在船舶上有限空间内实现液体消声困难较大。

发明内容

本发明的目的在于提供既实现了对充液管路噪声的控制，同时又实现了对管路振动的衰减的一种管路振动噪声抑制器结构。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：包括穿孔管、出口连接管、外壳体、充氮阀、橡胶套筒、波纹管，穿孔管的右端与出口连接管嵌合相连，外壳体的左端通过螺纹套装在穿孔管的左端，出口连接管上设置凸台，外壳体的右端套装在出口连接管上并顶在凸台上，穿孔管中部的侧壁上设置穿孔，穿孔管的左部和出口连接管的左部均设置凹槽，穿孔管的穿孔处外部设置橡胶套筒，橡胶套筒的左端和右端分别通过匝丝固定在穿孔管和出口连接管的凹槽里，外壳体的中部设置将外壳体的左端和右端相连的波纹管，外壳体、波纹管、橡胶套筒之间形成腔室，充氮阀固定在外壳上并与腔室相连通。

本发明还可以包括：

1、橡胶套筒与穿孔管之间设置金属丝网，金属丝网与穿孔管黏合在一起。

2、所述的橡胶套管为丁晴橡胶，橡胶套管与穿孔管穿孔处接触处的厚度小于橡胶套管其它位置的厚度。

3、穿孔管的穿孔处的穿孔率为50%，穿孔管外覆盖的金属丝网采用22目。

4、橡胶套管与穿孔管穿孔处接触处的厚度为2mm，橡胶套管其它位置的厚度为3mm。

5、所述的波纹管为金属波纹管。

本发明的优势在于：本发明不仅能够有效地抑制水动力噪声,还能够通过波纹管与橡胶的配合实现对管路振动的控制。

附图说明

图1为本发明的消声装置原理图一；

图2为本发明的消声装置原理图二；

图3为本发明的结构剖视图；

图4减振降噪装置实验测量框图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明目的是提供一种减振降噪装置，主要用于充液管路的减振降噪。该装置不仅结构紧凑，还能实现对不同压力下管路的减振降噪。该消声器与传统的消声器的消声原理不同，它包含有与管道轴线方向安放的橡胶套筒4。管道入口13处有上游入射声波进入，如图1所示。管道入口13声波与橡胶套筒4的振动相互耦合，使橡胶套筒4产生形变，如图2所示。腔室12内为气体，这就利用气体的可压缩性，使不可压缩的流体得到“膨胀”，达到消减流体脉动的效果，同时橡胶套筒的振动和气体的“膨胀”和“压缩”也消耗了流体噪声。

对于这种管路振动噪声抑制器而言，最重要的消声元件是橡胶套筒4，而橡胶套筒4的杨氏模量、密度选择非常重要，由于丁腈橡胶具有杨氏模量小、耐热性好、粘接力强且对微小压力变形反应灵敏等特点，故在本装置中选择丁腈橡胶为橡胶套筒4的材料。橡胶套筒4与穿孔管1接触处的推荐厚度2mm，有利于橡胶套筒4对管路脉动液体做出灵敏的反应，橡胶套筒两端为3mm厚，这是因为橡胶套筒为连接穿孔管1与出口连接管8的材料，需要有一定的结构强度，在橡胶套筒4两端用强力胶与穿孔管1黏合，并且在楔形槽15处用匝丝绑紧，保证气密性。

对于这种管路振动噪声抑制器而言，波纹管10与橡胶套筒4以及穿孔管1嵌合处能够在一定范围内产生拉伸和错位，当振动通过外壳体2传递时，能够实现对振动的衰减。

本发明的目的是这样实现的：它具有一个圆筒形穿孔管1且与出口连接管8嵌合连接，穿孔管1外包覆有金属丝网6，金属丝网6通过强力胶与穿孔管1黏合在一起；金属丝网6的外围被打磨光滑，以防金属丝网6的毛刺对橡胶套筒4的破坏；金属丝网6外包覆有橡胶套筒4，橡胶套筒4与波纹管10、外壳体2构成一腔室；穿孔管1的右端面与出口连接管8是嵌合的，能够在轴向移动。外壳体2通过波纹管10连接，能够有效地抑制振动的传递。

作为本发明的一种管路振动噪声抑制器：包括一个圆筒形内层穿孔管1，穿孔区在穿孔管1中部，靠近两端部位不穿孔，穿孔管1的穿孔率为50%；穿孔管1外覆盖的金属丝网6推荐采用22目。

作为本发明的一种管路振动噪声抑制器：穿孔管1外包覆有金属丝网6，金属丝网6的网孔的作用是防止柔软的橡胶套筒4由于压力突然降低而被吸陷入穿孔管1；同时当管路压力波动较大时金属丝网6起到防止液体冲击橡胶套筒4的作用。

作为本发明的一种管路振动噪声抑制器：对腔室12中预先充入压力为管路中静压力的80%的气体。实际操作中，可以随着管路的不同静压力对腔室12充入不同压力的气体，实现对不同静压力的管路脉动的衰减作用。

作为本发明的一种管路振动噪声抑制器：波纹管10是管路减振的核心部件，波纹管10是一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能优良、结构紧凑等优点。由于金属波纹管10具有有效伸缩变形的性质，能用来吸收管路因压力变化和振动等原因而产生的形变，可吸收轴向、横向以及角向的变形造成的位移，实现对管路吸收振动、降低噪声的作用。

在本发明中，使用穿孔管1将消声器的进出口连接起来是为了降低流体的流动阻力损失。对于管内流体的流动来说，穿孔管1的引入相当于增加了一个引导桥，使流体能够顺利地通过，从而降低流动阻力损失。

图3给出了这种减振降噪装置的结构图，包括穿孔管1、外壳体2、橡胶套筒4、金属丝网6、出口连接管8、充氮阀9及波纹管10等。选择橡胶套筒4的材料为丁腈橡胶且布置为圆筒形结构，丁腈橡胶被加工成中间2mm厚度、两端3mm厚度的形状，中间相对较薄的部分有利于橡胶套筒对管路脉动液体做出灵敏的反应，两端加厚有利于对橡胶套筒4的固定，能够保证橡胶套筒4的结构强度。橡胶套筒4两端固定在穿孔管1右侧及出口连接管8左侧，在这两侧分别有两个楔形槽15，这有利于对橡胶套筒4的固定及对腔内气体的密封。金属丝网6覆盖在穿孔管1上，两端用强力胶与穿孔管黏合起来。橡胶套筒4套在金属丝网6外侧，两端涂上胶水并用匝丝3勒紧密封，橡胶套筒4将穿孔管1与出口连接管8连接成一个整体。为了安装配合方便，在穿孔管1左端处设置螺纹，将其与外壳体2端面处的螺纹连接起来，并在螺纹处涂上密封胶，以保证腔室的气密性。外壳体2与出口连接管8处利用O型圈7密封，O型圈7密封安装拆卸方便，能应用于各种运动条件，同时具有自紧密封作用，能实现双向密封，在静密封时可以做到没有泄漏，工作中还能弥补一定的密封面加工缺陷。

该装置能在实际的流体管路减振降噪中得到应用。图4是该实例的应用效果验证实验台原理图：将本装置直接安装在有流体振动噪声问题的管路上，电机带动管路中泵的运转，泵向管路输送含有脉动压力的液体。根据管路工作压力的不同通过充氮阀9对腔室12进行预先充入一定压力的氮气。液体首先通过待测装置上游区域，该区域内安装有动态压力传感器及加速度传感器，检测待测装置上游管路的脉动压力的大小及管壁加速度的大小。液体通过该装置后，从出口端14进入下游管路，在该装置下游管路上同样放置有压力脉动传感器及加速度传感器，通过该压力脉动传感器能够检测出管路下游脉动压力及管壁加速度的大小。结合该装置上下游脉动压力、加速度数值，能够分析出该装置的消声性能和对振动的衰减性能。

本发明包括外壳体2、橡胶套筒4与波纹管10。外壳体2、橡胶套筒4与波纹管10构成腔室12。当橡胶套筒4在管道入口13入射声波的激励下振动时，腔室12内部气体在入射声波的影响下会产生微幅的压缩和膨胀，实现对脉动的衰减。同时，利用橡胶套筒4与波纹管10的伸缩性能，实现对振动的控制。

若没有波纹管10，当管路振动传递到该装置外壳体2的一端时，会直接传递到另一端；增加波纹管10后，当管路振动时，连接外壳体2两端的波纹管10会由于振动的传递产生形变，隔断振动的传播，同时橡胶套筒4也产生相应形变，实现减振作用。

由于要求橡胶套筒4在微小扰动下具有灵敏的伸缩性能，结合装置特性选择橡胶套筒4的材料为丁腈橡胶。丁腈橡胶采用圆筒形结构，丁腈橡胶被加工成中间2mm厚度、两端3mm厚度的形状，中间相对较薄的部分有利于橡胶套筒对管路脉动液体做出灵敏的反应，两端加厚有利于对橡胶套筒4的固定，能够保证橡胶套筒4的结构强度。

波纹管10采用金属薄片材料，U型排列，在内部脉动压力作用下能沿管子轴向伸缩，使活动端产生与压力成一定比例关系的位移，实现吸收管路振动的作用。在两端连接处采用焊接方式，保证充压环境下结构的强度。

橡胶套筒4与外壳体2围绕而成腔室12，腔室12能够跟随橡胶套筒4的胀缩而改变大小，实现对流体脉动的衰减作用。为了保证加工工艺方便以及结构上满足强度，充氮阀9与外壳体2为焊接连接，通过充氮阀9对腔室12充入不同压力的气体，能实现不同静压力下对管路压力脉动的控制。

Claims (10)

1.一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：包括穿孔管、出口连接管、外壳体、充氮阀、橡胶套筒、波纹管，穿孔管的右端与出口连接管嵌合相连，外壳体的左端通过螺纹套装在穿孔管的左端，出口连接管上设置凸台，外壳体的右端套装在出口连接管上并顶在凸台上，穿孔管中部的侧壁上设置穿孔，穿孔管的左部和出口连接管的左部均设置凹槽，穿孔管的穿孔处外部设置橡胶套筒，橡胶套筒的左端和右端分别通过匝丝固定在穿孔管和出口连接管的凹槽里，外壳体的中部设置将外壳体的左端和右端相连的波纹管，外壳体、波纹管、橡胶套筒之间形成腔室，充氮阀固定在外壳上并与腔室相连通。

2.根据权利要求1所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：橡胶套筒与穿孔管之间设置金属丝网，金属丝网与穿孔管黏合在一起。

3.根据权利要求1或2所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：所述的橡胶套管为丁晴橡胶，橡胶套管与穿孔管穿孔处接触处的厚度小于橡胶套管其它位置的厚度。

4.根据权利要求1或2所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：穿孔管的穿孔处的穿孔率为50%，穿孔管外覆盖的金属丝网采用22目。

5.根据权利要求3所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：穿孔管的穿孔处的穿孔率为50%，穿孔管外覆盖的金属丝网采用22目。

6.根据权利要求3所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：橡胶套管与穿孔管穿孔处接触处的厚度为2mm，橡胶套管其它位置的厚度为3mm。

7.根据权利要求1或2所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：所述的波纹管为金属波纹管。

8.根据权利要求3所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：所述的波纹管为金属波纹管。

9.根据权利要求4所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：所述的波纹管为金属波纹管。

10.根据权利要求5所述的一种管路振动噪声抑制器结构，其特征是：所述的波纹管为金属波纹管。