CN104405487A - 一种内燃机车用阻抗复合式消声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机车用阻抗复合式消声器，包括箱体，在箱体上开设消声器进口和消声器出口，在箱体内部空间固定安装有若干个长度为1200-1375毫米且并排的穿孔消声管，所述穿孔消声管进口端、出口端分别与消声器进口、消声器出口相通，且穿孔消声管截面积之和为25000-38000平方毫米。优选地，所述穿孔消声管表面包覆有消音棉。本发明通过多流道、多腔室结构的阻抗复合式消声方式，可以在2160×1200×420的有限空间内实现消声器的消音频谱的最大化，其排气阻力满足发动机所要求的4kPa以下，且降噪量被控制在16dB(A)以上，提高了消声器在机车上应用的互换性与共用性，具有结构简单、集成性高、安装及检修方便等突出优点。

Description

一种内燃机车用阻抗复合式消声器

技术领域

本发明涉及消声器技术领域，尤其是涉及一种内燃机车用阻抗复合式消声器。

背景技术

对于内燃机车的柴油机排气降噪处理，尤其是对于功率等级在2000kW以下的发动机降噪处理，多采用消声器进行排气降噪。由于噪声的频谱没有规律，其传播也受到很多因素的制约，且制约因素之间的调整此消彼长，再加上声波自身的物理特性和机车结构的特殊性，要使内燃机车用消声器达到比较高的降噪水准，一直都是声学界和消声器技术领域的难题。

现有的内燃机车用普通消声器，受机车结构的限制，其安装部位的预留空间很有限，直接导致消声器的整体尺寸必须被限制在合理的范围，从而造成消声器在机车上安装的互换性与共用性比较差。而在通常情况下，消声器的整体尺寸越大，其排气量、降噪水平、隔热能力等都比较容易满足使用要求；但是，如果消声器的整体尺寸因为受到机车所预留的安装空间的限制而不能任意扩大时，在合理的整体尺寸范围内，仍然要使其排气量、降噪水平、隔热能力等都能满足使用要求，唯一可行的办法就是对消声器的内部结构进行设计、计算和测试。如上所述，噪声频谱的无规律性、声波传播受制约因素多且相互之间此消彼长等，都使得排气量、降噪水平能够同时得到满足的消声器成为长期困扰着消声器技术领域的工程技术人员的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种内燃机车用阻抗复合式消声器，在消声器的整体外形尺寸最大只能做到2160×1200×420(单位：毫米)的有效范围内，使其排气阻力在4kPa以下且降噪量在16dB(A)以上。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种内燃机车用阻抗复合式消声器，包括箱体，在所述箱体上开设消声器进口和消声器出口，所述箱体内部空间固定安装有若干个长度为1200-1375毫米且并排的穿孔消声管，所述穿孔消声管进口端、出口端分别与消声器进口、消声器出口相通，且穿孔消声管截面积之和为25000-38000平方毫米。

优选地，所述穿孔消声管进口端与消声器进口之间和/或穿孔消声管出口端与消声器出口之间的箱体内腔形成膨胀腔，且所述膨胀腔底部设置弧形过渡部。

优选地，所述穿孔消声管设置有3-6根。

优选地，所述穿孔消声管是方形管或者圆形管。

优选地，所述穿孔消声管表面包覆有消音棉。

优选地，所述穿孔消声管表面与箱体内壁之间设置隔板，在穿孔消声管与隔板所限定的空间内安装消音棉，在隔板与箱体内壁所限定的空间内填充隔热材料形成隔热层。

优选地，所述消声器出口上连接隔离网。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据机车顶盖的结构特点，在规定的消声器预留安装空间范围内，通过采用多流道、多腔室结构的阻抗复合式消声方式，实现了消声器的消音频谱的最大化，在消声器的整体外形尺寸只能做到2160×1200×420(单位：毫米)的情况下，其排气阻力在满足发动机所要求的4kPa以下的前提下，降噪量被控制在16dB(A)以上，完全满足了机车对消声器的使用要求，提高了消声器在机车上应用的互换性与共用性。

附图说明

图1为本发明一种内燃机车用阻抗复合式消声器的主视图。

图2为本发明一种内燃机车用阻抗复合式消声器的俯视图。

图3为本发明一种内燃机车用阻抗复合式消声器的左视图。

图4为图1中A处的局部放大图。

图中标记：1-箱体，2-消声器出口，3-隔离网，4-膨胀腔，5-消音棉，6-隔板，7-连接件，8-穿孔消声管，9-隔热层，10-过渡部，11-消声器进口，12-排污口，13-安装孔，14-阻力测点，15-安装紧固件，16-挡雨圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示的一种内燃机车用阻抗复合式消声器，其整体为2160×1200×420(单位：毫米)的长方体，主要包括箱体1，在所述箱体1上的相对两侧边缘部位开设有若干个安装孔13，方便消声器通过螺栓与车体顶盖上的安装座固定连接，在所述箱体1上的相对两端开设有消声器进口11和消声器出口2，消声器进口11与消声器出口2的开口方向相反。在消声器进口11与消声器出口2之间的箱体1内腔中固定安装有穿孔消声管8，所述穿孔消声管8进口端、出口端分别与消声器进口11、消声器出口2相通，在穿孔消声管8进口端与消声器进口11之间、穿孔消声管8出口端与消声器出口2之间的箱体1内腔分别形成膨胀腔4。在箱体1上的消声器进口11所在一端设置有阻力测点14，以对从消声器进口11进入穿孔消声管8进口端与消声器进口11之间的膨胀腔4中的气流压力进行监测。在消声器出口端上通过安装紧固件15将隔离网3固定在箱体1上并覆盖消声器出口2，在隔离网3上方设置挡雨圈16与箱体1固定连接，如图4所示。所述安装紧固件15可以是不锈钢螺栓，所述隔离网3通常采用钢丝网，采用这种可拆卸安装结构既可防止箱体1外部的杂物落入消声器内部腔道，而且也便于消声器内部腔道的清理。在消声器出口端还设置了排污口12，所述排污口12与穿孔消声管8出口端、消声器出口2之间的膨胀腔4相通，用于排出机车停车时可能掉入的雨水或者杂质颗粒。

实施例1

如图1、图2所示，在箱体1内部空间通过连接件7固定安装有5根长度均为1200毫米且具有同等截面积的平行排列的穿孔消声管8，相邻的两根穿孔消声管8之间的间距均为400毫米。所述穿孔消声管8进口端、出口端分别与消声器进口11、消声器出口2相通，在穿孔消声管8进口端与消声器进口11之间、穿孔消声管8出口端与消声器出口2之间的箱体1内腔分别形成膨胀腔4，所述膨胀腔4底部设置弧形过渡部10。当气流从消声器进口11进入穿孔消声管8进口端时，该气流以逆时针方向通过消声器进口11顶部的弧形过渡部10；当气流穿过穿孔消声管8进入消声器出口2时，该气流以顺时针方向通过消声器出口2底部的弧形过渡部10。其中的5根穿孔消声管8均是方形管，也可以采用圆形管。为了便于说明，将穿孔消声管8的长度记为L，将这5根穿孔消声管8的截面积之和记为S，取值L＝1200毫米，S＝38000平方毫米，经测试，该消声器的排气阻力小于4kPa，其降噪量为16dB(A)；在保持S＝38000平方毫米的条件下，L＜1200毫米时，其降噪量将小于16dB(A)。

实施例2

取值L＝1300毫米，S＝30000平方毫米，其他同实施例1。经测试，该消声器的排气阻力小于4kPa，其降噪量为17.3dB(A)。

实施例3

取值L＝1300毫米，S＝28000平方毫米，其他同实施例1。经测试，该消声器的排气阻力小于4kPa，其降噪量为17.6dB(A)。

实施例4

取值L＝1375毫米，S＝25000平方毫米，其他同实施例1。经测试，该消声器的排气阻力小于4kPa，其降噪量为18.1dB(A)。但是，在保持L＝1375毫米的条件下，S＜25000平方毫米时，虽然降噪量可以更大些，但是，其排气阻力将超过4kPa，从而不能满足发动机要求的阻力不超过4kPa的限制条件。

需要说明的是，所述穿孔消声管8的设置根数除了上述的5根之外，还可以是3根、4根或者6根，当穿孔消声管8为3根或者4根时，相邻的两根穿孔消声管8之间的间距可以大于400毫米；当穿孔消声管8为6根时，相邻的两根穿孔消声管8之间的间距小于400毫米。上述L、S的取值也可以在设定的数值范围内任意组合，组合后的测试表明，其排气阻力均不超过4kPa，且降噪量在16-18.1dB(A)范围内波动。

为了进一步提高消声器的降噪量，可以在穿孔消声管8表面包覆消音棉5，所述消音棉5优选耐高温玻璃针刺毡，不仅消音效果好，而且使用成本低。考虑到穿孔消声管8是管壁具有若干通孔的管状物，流经穿孔消声管8的高温气流可能从这些通孔中喷出，从而导致消声器外表温度过高，不利于消声器的降噪效果。为此，可以在穿孔消声管8外表面与箱体1内壁之间设置隔板6，所述隔板6是无孔板状物，常采用钢制隔板，通过隔板6将全部的穿孔消声管8包覆，并在穿孔消声管8与隔板6所限定的空间内安装消音棉5，在隔板6与箱体1内壁所限定的空间内填充隔热材料形成隔热层9，常用的隔热材料是消音棉，例如，耐高温的玻璃针刺毡等。由于消音棉兼具消音、隔热作用，采用这种双层隔热结构的消声器，其阻性消声部分和隔热层部分能够同时满足消声、隔热等需要，而且有利于提高消声器的环保性。

本发明的消声器根据机车顶盖的结构特点，以箱形结构为主体，外部结构简单，安装及检修方便，其内部结构紧凑，集成性高，有利于消声器对其在机车上极其有限的安装空间的最大化利用。由于发动机常用抗性消声器主要衰减频谱在1000Hz以下中低频噪音，新增阻性消声部分可以衰减频谱在8000Hz以下的各频段噪音，对于1000Hz以上的中高频噪音衰减尤为明显，因此，阻抗复合对各个频段的噪音都有一定的衰减作用。在充分考虑声波自身的物理特性和传播特点的基础上，通过采用多流道、多腔室的阻抗复合式消声方式，不仅能满足排气量要求，而且实现了消音频谱的最大化，能够满足功率等级不超过2000kW的发动机的降噪需求，提高了消声器在机车上的互换性与共用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内燃机车用阻抗复合式消声器，包括箱体(1)，在所述箱体(1)上开设消声器进口(11)和消声器出口(2)，其特征在于：所述箱体(1)内部空间固定安装有若干长度为1200-1375毫米且并排的穿孔消声管(8)，所述穿孔消声管(8)进口端、出口端分别与消声器进口(11)、消声器出口(2)相通，且穿孔消声管(8)截面积之和为25000-38000平方毫米。

2.根据权利要求1所述的内燃机车用阻抗复合式消声器，其特征在于：所述穿孔消声管(8)进口端与消声器进口(11)之间和/或穿孔消声管(8)出口端与消声器出口(2)之间的箱体(1)内腔形成膨胀腔(4)，且所述膨胀腔(4)底部设置弧形过渡部(10)。

3.根据权利要求1或者2所述的内燃机车用阻抗复合式消声器，其特征在于：所述穿孔消声管(8)设置有3-6根。

4.根据权利要求3所述的内燃机车用阻抗复合式消声器，其特征在于：所述穿孔消声管(8)是方形管或者圆形管。

5.根据权利要求3所述的内燃机车用阻抗复合式消声器，其特征在于：所述穿孔消声管(8)表面包覆有消音棉(5)。

6.根据权利要求3所述的内燃机车用阻抗复合式消声器，其特征在于：所述穿孔消声管(8)表面与箱体(1)内壁之间设置隔板(6)，在穿孔消声管(8)与隔板(6)所限定的空间内安装消音棉(5)，在隔板(6)与箱体(1)内壁所限定的空间内填充隔热材料形成隔热层(9)。

7.根据权利要求1或者2所述的内燃机车用阻抗复合式消声器，其特征在于：所述消声器出口(2)上连接隔离网(3)。