CN104633371B - 声音降低系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括声音降低设备(1)的声音降低系统(12)。所述声音降低设备(1)包括声音降低材料(4)。所述系统还包括通道(13)，其中气体介质被布置为流动。所述声音降低设备(1)被安装在所述通道(13)内部，从而将所述声音降低材料(4)置于所述通道(13)内部。

Description

声音降低系统
技术领域
本发明涉及一种包括声音降低设备的声音降低系统。所述声音降低设备包括声音降低材料。所述系统还包括通道，其中气体介质被布置为流动。本发明还涉及一种用于降低声音的方法。
背景技术
噪音在当今社会是一大关注源。各种类型的机器发出各种频率的声音。大于一定分贝级别的某些频率被认为是噪音，并且由于例如规定，必须去除或降低至低于可允许的分贝级别。
这样的机器的一个例子是发出被认为是噪音的声音的任何类型的发动机、泵或类似物，其不能用通用的声音吸收或声音降低的装置(例如谐振器或隔声器)被隔音或吸收。这种声音会被传送到所述发动机的不同的部件，并且还会通过附接到所述发动机的配件被传送到与所述发动机分开的部件。
该问题在例如高性能发动机内可以被发现，所述高性能发动机在宽的频率范围内可以发出高振幅声音。在一些情况下，由于空间限制，不可能通过用声音降低材料或声音吸收材料包围发出声音的所述发动机或结构来吸收声音。在其他情况下，费用降低了吸收声音的可能性，因为在管道周围采用许多隔音材料是昂贵的，特别是部件的价格。
这些问题可以在例如气体介质被传送的车辆、通风系统或加工厂中被发现。
因此，需要一种解决上述问题的改进的声音降低系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种声音降低系统，其中前面提到的问题被避免。该目的通过本发明的声音降低系统来实现。本发明的一个附加目的是提供一种用于降低声音的方法。该目的通过本发明的用于降低声音的方法来实现。
本发明涉及一种包括声音降低设备的声音降低系统。所述声音降低设备包括声音降低材料。所述系统还包括通道，其中气体介质被布置为流动。所述声音降低设备被安装在所述通道内部，从而将所述声音降低材料置于所述通道内部。
通过将包括声音降低材料的声音降低设备置于所述通道内部，效果是声音降低材料被置于所述通道内部。这使得在所述通道内部气体介质中的声音扩散可以被降低。当如上所述没有空间用于附加的声音降低或声音吸收的系统或设备(其需要被安置于所述通道的外部)时，这是有利的。
所述通道可以，例如是车辆发动机的进气管、通风系统的通风管或例如加工厂(例如炼油厂或造纸厂)内的管道(气体介质在其中流动)。根据本发明的所述系统在如下情况下也可以是有利的，如果改变例如发动机、风扇或是泵的设计，导致产生声音的频谱(frequency spectrum)变化，并且在当前的设计下所有的频率不能被降低。
根据在所述声音降低设备中使用的声音降低材料的类型和设计，所述声音降低设备可以被修改以在窄的频率范围内或宽的频率范围内减弱或吸收声音。
所述声音降低设备可以包括支撑结构和布置为由支撑结构支撑的框架。所述声音降低材料置于所述框架内。通过采用支撑结构，所述声音降低设备可以被允许适配于具有不同横截面和几何形状的不同通道中。所述框架包括所述声音降低材料且由所述支撑结构支撑，所述支撑结构使得所述声音降低材料容易放置在通道内部。
所述声音降低设备的所述支撑结构可以是封闭结构。所述框架可以置于所述支撑结构内，使得所述声音降低材料位于所述支撑结构的内部。为了允许用于所述声音降低设备的固定安装，所述支撑结构可以采取封闭结构的形状。采用封闭结构是指结构例如是圆形、椭圆形、矩形或任何类似的形状。封闭结构提供了所述支撑结构更好的结构完整性。所述支撑结构当然可以是开放的，例如采取半圆形、半椭圆形或半矩形的形状和类似的形状。
所述支撑结构可包括环。所述环是所述支撑结构的一部分，其比所述支撑结构的其余部分宽大。所述环可以例如采取在所述支撑结构上凸出的边缘。所述环保证所述声音降低设备在安装时保持就位，并且阻止所述声音降低设备从它意欲安装的位置卸下。
所述声音降低设备可以可移除地安装在所述通道内部。所述声音降低设备可以例如通过焊接、胶结或任何其他将所述声音降低设备附接至所述通道的方法来固定地安装在所述通道内部。在一些情况下，将所述声音降低设备可移除地安装在所述通道内部是更有利的。这是有利的，因为所述声音降低材料在系统维护期间，如果需要，可以被检查和被替换。这也是有利的，如果所述声音降低设备的任何部件已经被损坏。所述环可以允许所述声音降低设备的容易去除，因为为了去除所述声音降低设备，可以不期望抓住例如所述框架。
所述声音降低材料可以是置于所述框架内的固体构件和/或所述声音降低材料可以包括置于所述框架内的纤维垫。取决于产生声音的类型，通过改变置于所述框架内的声音降低材料的类型，所述声音降低设备可以相应地修改。
如果期望在窄的频谱内声音降低，固体构件可以被置于所述框架内。
这是有效的，具有一定频率的声音被有效地降低，因为固体构件降低了所述通道的直径，从而产生反射，降低一定频率的声音驻波(standing sound waves)。
因此，具有一定波长的声音在经过所述声音降低设备时降低。
如果宽频谱的声音需要降低，纤维垫可以被置于所述框架内。纤维垫是成形为期望形状的纤维材料。所述纤维垫有效地吸收所述声音频率的声音能量，并且将这些能量转换为所述纤维垫内部的热，从而降低这些频率的声音能量。
所述频率降低由如下因素决定：声音降低材料的选择，即固体构件或者纤维垫；所述框架的体积，即置于所述框架中的材料量；以及所述框架的面积。其他涉及体积和面积的特征例如所述框架的长度和所述框架的宽度可以用来调整所述目标频谱。所述固体构件和所述纤维垫可以单独或结合使用。如果结合使用，一个固体构件可以与纤维垫放置在一起或者可以把一个固体构件夹在两层纤维垫之间。固体构件和纤维垫的其他组合当然是可想到的。
所述声音降低设备还可以包括附接至所述框架的紧固装置，从而阻止所述声音降低材料从所述框架中脱离。取决于在所述框架中使用的声音降低材料的类型，可以使用紧固装置以便保证所述声音降低材料保持在所述框架内。这主要用于使用纤维垫的情况。
所述声音降低设备可以被布置为可拆卸的。为了能够更换所述声音降低材料，能够拆卸所述声音降低设备是有利的。当期望降低不同的频谱时，不再需要更换全部声音降低设备。例如，全部框架可以被具有不同声音降低材料的框架替换或者所述框架本身可以被拆卸且替换所述声音降低材料。然后所述框架重新插入到所述支撑结构里，且所述声音降低设备准备好用于安装。
所述声音降低材料可以是塑料、金属、玻璃纤维、双面绒布或者聚氨酯中的一个或者结合。在固体构件的情况下，塑料或者金属可以是穿孔的，以便改变声音降低的特性。WO97/27370描述了微穿孔板及其制造的一个这样的例子。
所述框架可以是空气动力学形状，使得所述气体介质在所述框架上的压降减小。因为所述声音降低设备置于流动气体介质的路径上，当所述气体介质经过所述声音降低设备时，会经历压降。为了减小压降，所述声音降低设备被制成采取空气动力学形状。沿着所述框架的长度方向的横截面例如可以是翼形的。所述声音降低设备也可以遵循所述通道的形状，如果安装所述声音降低设备的通道不是直的。
所述支撑结构和框架可以由塑料和/或金属例如铝或者不锈钢制成，所述支撑结构和框架优选地由置于所述通道中的材料相同的材料制成。所述声音降低设备和所述通道由相同的材料制成是更好的，因为所述通道和所述声音降低设备的磨损将类似。通过采用相同的材料，电流风险(Galvanic risks)也降低了，特别是对于金属磨损或者设计。这例如使得维修间隔将不必由所述声音降低设备的材料磨损决定。
所述通道内的气体压力可以是高于大气压，等于大气压或低于大气压的。因此，所述声音降低系统可以在所述通道内任何种类的压力条件下使用。
根据本发明的所述系统可以被安置于车辆中，其中安置有所述声音降低设备的通道是所述发动机的进气通道。
本发明还涉及一种用于在通道(气体介质在其中流动)中降低声音的方法。所述方法包括：
提供包括声音降低材料的声音降低设备；
将所述声音降低设备安装在所述通道内部，从而将所述声音降低材料置于所述通道内部。
所述方法还可以包括：
可去除地安装所述声音降低设备是在所述通道内部。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的声音降低设备；
图2示意性地示出了根据本发明的声音降低系统；
图3示意性地示出了根据本发明的声音降低设备的分解图；
图4示意性的示出了与没有所述声音降低系统的发动机相比，安装了所述系统的发动机中的所述声音降低系统的效果。
具体实施方式
图1示意性地示出了在根据本发明的声音降低系统(未示出)中使用的声音降低设备1。声音降低设备1包括支撑结构2和框架3。框架3被布置为由支撑结构2支撑。声音降低材料4置于框架3内。声音降低设备1还包括紧固装置5，紧固装置5布置为通过与支撑结构2内的孔6相互作用来将框架3固定至支撑结构2。
框架3具有从框架前边缘7至框架后边缘8测量的长度L。框架3还具有从框架3的顶侧9至框架3的底侧10测量的厚度T和与厚度T以及长度L垂直的方向测量的宽度W。所述长度L，厚度T和宽度W决定框架3的面积和体积。根据哪些频率期望被降低，所述面积和体积是可改变的。厚度T在所述框架的整个长度L上可以是相同的或在整个长度L上是变化的。类似地，宽度W在整个长度L和/或厚度T内可以是相同的，或在整个长度L和/或厚度T上是变化的。
在图1中，框架3由支撑结构2支撑，使得声音降低材料4位于支撑结构2的内部。可以具有其他构造，其中框架3由支撑结构2支撑以使得声音降低材料4位于支撑结构2的外部。在图1中的支撑结构2是封闭的而且基本是椭圆形的。
支撑结构2还包括沿着支撑结构2的前边缘定位的环11。环11是支撑结构2的一部分，该部分的外周比支撑结构2其他部分的外周大。
如图1可以看到，框架3是具有横截面是机翼或者翼形的空气动力学形状。在图1中框架3可以是弯曲的，但其也可以是直的，取决于框架3所期望的特性。
图2示意性地示出了根据本发明的声音降低系统12。声音降低系统12包括通道13和安装在通道13内部的声音降低设备1。这个特别的系统是在车辆发动机(未示出)中采用的，通道13是进气通道。所述声音降低设备1置于空气滤清器(未示出)的后面，即在这种情况下，所述气体介质是清洁的空气。声音降低设备1置于发动机的清洁空气系统中的压缩机(未示出)的前面。在图2中还示出具有谐振器孔15的谐振器14。可以看到声音降低设备1以它不妨碍谐振器孔15的方式安置在通道13内部，从而补充所述发动机中已经存在的声音降低组件。
在图2中的通道13包括第一通道部件16和第二通道部件17。在图2中，第一通道部件16被第二通道部件17封闭。声音降低设备1安装在通道13中，使得环11抵靠第一通道部件边缘18。这种布置允许声音降低材料4置于通道13中期望的位置。声音降低材料4在通道13中的位置是由通道13的形状和其他声音降低组件的位置决定的。调整所述支承结构2以及声音降低材料4相对于彼此的位置是完全落在本发明的范围内的变形。
如图2所看到的，框架3遵循通道13的弯曲形状并具有空气动力学的横截面。这保证在整个声音降低设备1上能实现低的压降。在图2中，框架3水平地安置于通道13中。这仅仅是框架3方位的一个例子。取决于例如其他声音降低组件的布局，框架3可以竖直地定向或者以水平和竖直之间的角度定向。
图3示意性地示出了根据本发明的声音降低设备1的分解图。图3示出了声音降低设备1如何被装配并且其类似地可以被拆卸。框架3包括第一框架部件19和第二框架部件20，声音降低材料4被安置于它们之间。在这个例子中由固体构件示出。第一框架部件19和第二框架部件20在组装之后可选地由第一紧固装置21和第二紧固装置22覆盖。如上所述，当纤维垫置于第一框架部件19和第二框架部件20之间时，主要使用第一紧固装置21和第二紧固装置22。在装配框架3后，框架3被插入到支撑结构2中。在框架3上的紧固装置5可与支撑结构2上相应的孔6形成例如卡扣连接。支撑结构2优选是柔性的，使得当框架3插入时其扩大，从而保证与框架3卡扣配合。在这个例子中，紧固装置5在每个纵边包括三个凸起，所述三个凸起与支撑结构2上相应的孔相互作用。紧固装置5在框架3上可以可替代地采取导轨或相似的细长凸起的形状并在支撑结构2上采取相应的细长狭槽。声音降低设备1可以以相反的顺序拆卸。
根据支撑结构2和框架3的材料，紧固装置5可替代卡扣连接而被熔接或者焊接以牢固地固定框架3至支撑结构2。第一框架部件19和第二框架部件20通过熔接或是焊接可以类似地固定装配，或具有框架紧固装置(未示出)以允许框架3的拆卸。
图4示意性的示出了与没有所述声音降低系统的发动机相比，安装了所述系统的发动机中的所述声音降低系统的效果。图中的X轴代表以Hz测量的频率。Y轴代表以dB(A)测量的声压测量值。虚线指示没有声音降低系统时的测量值。可以看到，对于一些在2200Hz和2500Hz周围的频率，所述声压超过了100dB(A)。实线代表有声音降低系统12时的测量值。对于高于大约1150Hz的频率，声压的降低可以被观察到。这个特别例子的效果对于更高频率最大，并且可以观察到，对于任何测量的频率，声压不超过100dB(A)。
该图示仅仅用来说明本发明的系统的效果而不应被看作是限制性的例子。本发明，取决于声音降低设备1的设计，在比图4中示出的频率范围更宽的频率范围内有效。
图2和图4涉及车辆发动机的进气管。这仅仅是本发明的说明例子，并不是意欲限制本发明的应用。可实现相似效果的替代应用可以例如是在通风系统中的通道内或者是在包括泵抽气体介质的泵的系统中的通道内。
在权利要求中提到的附图标记不应当被视为限制权利要求保护的主题的范围，它们的唯一作用是使权利要求更容易理解。
应该认识到，本发明在不脱离所附权利要求的范围内，能够在各种明显的方面进行修改。因此，附图和说明书被认为是说明性的，而不是限制性的。

Claims (12)

1.声音降低系统(12)，其包括：具有声音降低材料(4)的声音降低设备(1)；以及通道(13)，所述通道(13)包括第一通道部件(16)和第二通道部件(17)，其中气体介质被布置为流动，其中，所述声音降低设备(1)被安装在所述通道(13)内部，从而将所述声音降低材料(4)置于所述通道(13)内部，其中所述声音降低设备(1)包括支撑结构(2)和布置为由所述支撑结构(2)支撑的框架(3)，其中所述声音降低材料(4)被置于所述框架(3)内，其中所述声音降低设备(1)的所述支撑结构(2)是封闭结构，并且所述框架(3)置于所述支撑结构(2)内使得所述声音降低材料(4)位于所述支撑结构(2)内部，其中所述支撑结构(2)包括环(11)，其中所述声音降低设备(1)可去除地安装在所述通道(13)内部使得所述环(11)抵靠第一通道部件边缘(18)。
2.根据权利要求1所述的声音降低系统(12)，其中所述声音降低材料(4)是置于所述框架(3)内的固体构件和/或所述声音降低材料(4)包括置于所述框架(3)内的纤维垫。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)，其中所述声音降低设备(1)还包括附接至所述框架(3)的紧固装置(21，22)，从而阻止所述声音降低材料(4)从所述框架(3)脱离。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)，其中声音降低设备(1)被布置为可拆卸的。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)，其中所述声音降低材料(4)是玻璃纤维、双面绒布或者聚氨酯中的一种或者结合。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)，其中所述框架(3)是空气动力学形状的，使得所述气体介质在所述框架(3)上的压降减小。
7.根据权利要求6所述的声音降低系统(12)，其中所述框架(3)的横截面是翼形的。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)，其中所述支撑结构(2)和框架(3)由塑料和/或金属制成，所述支撑结构(2)和框架(3)由与它们放置其中的所述通道(13)相同的材料制成。
9.根据权利要求8所述的声音降低系统(12)，其中所述金属是铝或者不锈钢。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)，其中所述通道(13)中气体的压力是高于大气压、等于大气压或低于大气压的。
11.包括权利要求1-2中任一项所述的声音降低系统(12)的车辆，其中所述通道(13)是进气通道。
12.用于降低通道(13)内声音的方法，其中气体介质在通道内流动，其中，所述方法包括：
提供包括声音降低材料(4)的声音降低设备(1)；
其中所述声音降低设备(1)包括支撑结构(2)和布置为由所述支撑结构(2)支撑的框架(3)，其中所述声音降低材料(4)被置于所述框架(3)内，其中所述声音降低设备(1)的所述支撑结构(2)是封闭结构，并且所述框架(3)置于所述支撑结构(2)内使得所述声音降低材料(4)位于所述支撑结构(2)内部，其中所述支撑结构(2)包括环(11)，并且，所述方法包括：
将所述声音降低设备(1)可去除地安装在所述通道(13)内部，从而将所述声音降低材料(4)置于所述通道(13)内部。
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