CN104989869A - 一种水管路消声均流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水管路消声均流装置，包括法兰、进口管、封头、扩张管、壳体、支撑板、节流环、穿孔管、盖板及支撑板；其中壳体的两端分别焊接封头和盖板；所述封头中心位置处设有开孔，进口管穿过所述开孔并固连在封头上，进口管的前端连接法兰；所述盖板的中心位置处设有开孔，穿孔管的末端穿过盖板上的开孔并固连在盖板上，所述穿孔管的前端内壁焊接有节流环，所述穿孔管前端外壁沿周向焊接有若干支撑板；扩张管沿周向设有多组小孔，扩张管的前端焊接在封头的内壁上，扩张管的末端与所述支撑板焊接在一起；盖板的中心开孔与外壁之间的圆环面上开有出水孔。本发明既能降低水管路移/注水过程中的阀门节流噪声，又能降低管口流速。

Description

一种水管路消声均流装置

技术领域

本发明属于水介质管路振动噪声控制技术领域，具体涉及一种安装在管路末端的消声均流装置。

背景技术

当舰艇在水下航行时，要使舰艇保持平衡，必须满足两个基本要求：第一、重量等于浮力；第二、重心和浮心在同一铅垂线上。假如重量不等于浮力时，此时就需要浮力平衡系统的专用阀门及管路向浮力调整柜进行注水，或者利用水泵将浮力调整水柜内部的水排出，以此使得重量和浮力重新达到平衡。假如重心和浮心不在同一铅垂线上时，此时就需要纵倾平衡系统通过导移在艇内的艏艉均衡柜内的水，以此维持艇体倾角为零。

从振动噪声角度上，浮力平衡系统的注水、纵倾平衡系统的移水过程均涉及到阀门节流噪声，同时移/注水管路的末端管口均位于浮力调整柜或者均衡柜等密闭容腔内部，水介质在管口处的高速流动将会激励容腔内壁结构，引起结构振动与声辐射。

当前，在水管路流噪声控制领域，消声器是最常见的用来控制阀门节流噪声的技术手段，但是，尚未见到一种装置在具备消声作用的同时，又能兼顾降低管口出流速度，优化管口流场，缓解对管口附近结构的振动激励。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水管路消声均流装置，在不影响系统原有正常功能的前提下，既能降低水管路移/注水过程中的阀门节流噪声，又能降低管口流速，优化管口流场特性。

实现本发明的技术方案如下：

一种水管路消声均流装置，包括法兰、进口管、封头、扩张管、壳体、支撑板及节流环、穿孔管、盖板；其中

壳体的两端分别焊接封头和盖板；所述封头中心位置处设有开孔，进口管穿过所述开孔并固连在封头上，进口管的前端连接法兰；所述盖板的中心位置处设有开孔，穿孔管的末端穿过盖板上的开孔并固连在盖板上，所述穿孔管的前端内壁焊接有节流环，所述穿孔管前端外壁沿周向焊接有若干支撑板；扩张管沿周向设有多组小孔，扩张管的前端焊接在封头的内壁上，且进口管的末端不超过扩张管的穿孔位置，扩张管的末端与所述支撑板焊接在一起；其中进口管、扩张管、穿孔管与壳体同轴；盖板的中心开孔与外壁之间的圆环面上开有出水孔。

进一步地，本发明所述出水孔沿圆环周向均匀布置。

进一步地，本发明所述进口管与穿孔管通径相等。

进一步地，本发明在壳体内、外壁以及内部管路结构上涂刷艇用防锈漆。

本发明具有以下特点：

第一、小孔分流设计。在扩张管上开小孔，同时扩张管的末端与壳体内腔相通(各支撑板之间缝隙)，在穿孔管进口端内壁面设有节流环，通过合理匹配节流环、扩张管上开孔、扩张管末端通道的几何尺寸，使得一部分水流经扩张管上的小孔及其末端通道进入壳体内腔，然后由盖板上的大孔流出，另一部分水流则经节流环进入穿孔管，由穿孔管的出口端流出。通过合理设计，不仅可以使盖板上的所有出水孔流出速度与穿孔管出口端一致，还可以使得出口流速远小于进口管的进口流速。这样一来，不仅使得管口流场特性大大优化，管口流体流动对附近容腔壁面结构的冲击就会得到有效缓解；还会由于通流面积的扩大使得装置的流体阻力损失维持在很低的水平。

第二、中高频消声设计。消声均流装置的中高频消声作用来自于如下两方面：一方面，进口管与壳体构成了常见的扩张式抗性消声结构，在较宽的频率范围内具有良好的消声性能；另一方面，通过进口管进入装置内部的水，一部分由扩张管上的小孔进入壳体内腔，然后由盖板上的大孔流出，小孔内水介质的流动，对声波产生了阻尼效应，于是形成了中高频的声能吸收，增强了消声器的中高频消声效果。

第三、穿孔管的管壁上开小孔，用于平衡管内和腔体的流体，同时进一步增强了中高频的消声效果。

第四，本发明结构紧凑，安装空间需求小；全金属结构，可耐海水腐蚀，环境适应性强。

有益效果

水管路消声均流装置的优点主要包括：一、小孔分流设计，可减缓出口流速，稳定管口流场，降低管口射流对周边结构的振动激励；二、中高频消声效果良好，可有效抑制阀门节流产生的流噪声；三、结构简单、流动阻力小，对移/注水过程的影响非常小；四、全金属结构，抗腐蚀性能好、环境适应性强。

附图说明

图1为本发明消声均流装置的中纵剖面图；

图2为本发明消声均流装置的正视图；

图3为本发明消声均流装置的右视图；

图4为本发明消声均流装置的左视图；

其中，1-法兰、2-进口管、3-封头、4-扩张管、5-壳体、6-支撑板、7-节流环、8-穿孔管、9-盖板。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的最佳实施例：

如图1-4所示，一种水管路消声均流装置，主要组成如下：法兰1、进口管2、封头3、扩张管4、壳体5、支撑板6、节流环7、穿孔管8及盖板9。

壳体1的横剖面通常为圆柱形，也可以是方形、椭圆形，这主要取决于消声均流装置的具体安装空间以及消声、均流的指标要求。壳体1两个端部的内壁分别与封头3和盖板9焊接在一起。封头3中心位置处设有开孔，进口管2穿过所述开孔并固连在封头3上，进口管2的前端与法兰1焊接在一起；盖板9中心位置处设有开孔，将穿孔管8的末端穿过盖板9上的开孔并固连在盖板上，穿孔管8的前端内壁焊接有节流环7，穿孔管的前端外壁沿着周向焊接有若干数量的支撑板6，用以支撑扩张管4，由各支撑板所构成的外径应与扩张管4的内径相等。扩张管4沿周向设有多组小孔，扩张管4的前端焊接在封头3的内壁上，且进口管2的末端不超过扩张管4的穿孔位置，扩张管4的末端与上述支撑板4焊接在一起。进口管2、扩张管4、穿孔管8与壳体5同轴布置，三段管子沿着轴线依次排列，扩张管4的通径不小于进口管2，但不大于壳体5。盖板9在中心开孔与外壁之间的圆环面上开有出水孔，出水孔尺寸大小依据消声、均流指标要求设定。

为了使消声均流的效果更佳，本发明较佳地令进口管2与穿孔管8通径相等；同时，本发明还较佳地令所述出水孔沿圆环周向均匀布置。

具体组装步骤如下:

a)将钢板卷压成壳体5、扩张管4所要求的形状，其中扩张管4需在钢板上按照要求预先打孔，进口管2与穿孔管8则尽量选用无缝钢管进行加工；

b)按照设计要求加工法兰1、封头3、盖板9、支撑板6、节流环7，以备消声均流装置下一步焊接组装；

c)将进口管2与封头3和法兰1焊接在一起，与此同时，将支撑板6、节流环7、盖板9与穿孔管8焊接在一起；

d)将扩张管4的一端与封头3内壁焊接在一起，另一端与支撑板6焊接在一起；

e)按照图1所示，将壳体5的一端与封头3外壁焊接在一起，另一端与盖板9外壁在一起。

消声均流装置的材料选择与主管路材料相一致，这样就能避免因选用不同金属材料而造成的电位腐蚀。同时，在消声均流装置内、外壁以及内部管路结构上涂刷艇用防锈漆，并在材料厚度上要留有足够的腐蚀余量。

本发明所涉及的消声均流装置安装于浮力调整水柜、均衡柜等舰艇上封闭容腔结构的内部，其进口管2通过法兰1与主管路连接。舰艇在利用管路移/注水过程中，水介质从消声均流装置的进口管2进入消声均流装置内部后，一方面，得益于节流环7、扩张管4上开孔、扩张管4末端通道等结构的合理匹配，使得一部分水流经扩张管4上的小孔及其末端通道进入壳体5内腔，然后由盖板9上的大孔流出，另一部分水流则经节流环7进入穿孔管8，由穿孔管8的出口端流出，通过合理设计，不仅使得盖板9上的所有出水孔流出速度与穿孔管8的出口端一致，还可以使得出口流速远小于进口管2的进口流速，优化了管口流场特性，缓解了管口射流对周边结构的振动激励；另一方面，进口管2与壳体5、盖板9构成了常见的扩张式抗性消声结构，在较宽的频率范围内具有良好的消声性能，不仅如此，通过进口管进入装置内部的水，一部分由扩张管上的小孔进入壳体内腔，然后由盖板上的大孔流出，小孔内水介质的流动，对声波产生了阻尼效应，于是形成了中高频的声能吸收，增强了消声器的中高频消声效果。

以某一进口管2通径DN100、进口水介质流速3.9m/s的消声均流装置为例，其出口流速，包括穿孔管8和盖板9上出水孔的水介质流速保持一致，仅为1.8m/s左右，且通过振动噪声试验表明，消声均流装置能够降低阀门节流引起的管口流噪声至少5dB(10Hz～8kHz)以上。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (4)

1.一种水管路消声均流装置，其特征在于，包括法兰(1)、进口管(2)、封头(3)、扩张管(4)、壳体(5)、支撑板(6)、节流环(7)、穿孔管(8)及盖板(9)；其中

壳体(5)的两端分别焊接封头(3)和盖板(9)；所述封头(3)中心位置处设有开孔，进口管(2)穿过所述开孔并固连在封头(3)上，进口管(2)的前端连接法兰(1)；所述盖板(9)的中心位置处设有开孔，穿孔管(8)的末端穿过盖板(9)上的开孔并固连在盖板(9)上，所述穿孔管(8)的前端内壁焊接有节流环(7)，所述穿孔管(8)前端外壁沿周向焊接有若干支撑板(6)；扩张管(4)沿周向设有多组小孔，扩张管(4)的前端焊接在封头(3)的内壁上，且进口管(2)的末端不超过扩张管(4)的穿孔位置，扩张管(4)的末端与所述支撑板(6)焊接在一起；其中进口管(2)、扩张管(4)、穿孔管(8)与壳体(5)同轴；盖板(9)的中心开孔与外壁之间的圆环面上设有出水孔。

2.根据权利要求1所述水管路消声均流装置，其特征在于，所述出水孔沿圆环周向均匀布置。

3.根据权利要求1所述水管路消声均流装置，其特征在于，所述进口管(2)与穿孔管(8)通径相等。

4.根据权利要求1所述水管路消声均流装置，其特征在于，在壳体(5)内、外壁以及内部管路结构上涂刷艇用防锈漆。