CN106057186A - 高压排气消声装置 - Google Patents

Abstract

高压排气消声装置，包括由内至外依次同轴套接的节流管、穿孔内管与穿孔外管，节流管一端进气，另一端设有径向通孔，内、外穿孔管的一端均与节流管进气端固接，节流管、内外穿孔管三者的另一端均与盖板固接，节流管外壁与穿孔内管内壁之间、穿孔内管外壁与穿孔外管内壁之间分别形成一个供气体流动的腔体；节流管内固定支撑有同轴设置的节流杆，节流杆上设有至少一个外凸节流结，节流杆外周套设有节流套筒，节流套筒轴向限位在节流管内，节流套筒外径与节流管内径相同；节流套筒的内壁上对应节流结前侧节流杆杆段的位置为凸缘，且节流套筒内壁与节流杆外壁之间形成气流流道。本发明通过多级减压降速，能够实现高压排气的降噪消声。

Description

高压排气消声装置

技术领域

本发明涉及降噪消声装置技术领域，具体涉及在双层穿孔管的基础上进行多级减压降速来实现降噪消声的高压排气消声装置。

背景技术

高压气体的排放噪声一般是由高速气流的不稳定性流动所产生的，即高速气流从排气管口或者喷口排出时产生的强烈的湍流噪声。该湍流噪声属于典型的四极子噪声，其辐射功率与压力、喷口直径的平方及速度的八次方成正比，由于四极子的声功率和气流速度密切相关，故降低流速可以大幅降低湍流噪声。

目前，排气消声器的主要型式为节流减压、小孔喷注型以及各种复合型结构，在此基础上，还会采用多孔吸声材料来加强消声效果。节流减压式消声器的节流控制主要采用突然膨胀式节流原理，这种方法较为简单，但是由于在很小的截面和小室中气体流动速度达到了音速和超音速，气体在高速运动中易产生高度的不均匀性，进而会产生强烈的空气噪声，因此该种消声器难以控制较高的振动级和高噪声；小孔喷注型消声器通过小孔将排气噪声的频谱移向人耳不可听的高频区域，该种消声方式具有一定的消声效果，但对空气进气压力有较大限制（一般不超过10kg/cm2）；目前的复合型结构的排气消声器主要是多个并联的节流消声管、小孔喷注结构、穿孔管以及填充吸声材料这几种方式的组合使用，这种消声器具有显著的消声效果，但其结构复杂且体积较大，受到实际使用过程中受环境的限制较多，且稳定性相对较低。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种高压排气消声装置，基于小孔喷注消声基础上的多级减压降速，能够实现高压排气的降噪消声，使用可靠，便于装拆。

本发明的技术方案如下：

高压排气消声装置，包括由内至外依次套接的节流管、穿孔内管与穿孔外管，且三者同轴套接，穿孔内管与穿孔外管上设有多个径向贯通的微孔，节流管的一端为进气端，穿孔内管与穿孔外管的一端均与节流管的进气端固接，节流管另一端设有径向通孔；节流管、穿孔内管与穿孔外管三者的另一端均与盖板固接，节流管外壁与穿孔内管内壁之间、穿孔内管外壁与穿孔外管内壁之间分别形成一个供气体流动的腔体；节流管内固定支撑有节流杆，节流杆与节流管同轴设置，节流杆包括两端的支撑段，两个支撑段之间的节流杆杆段上设有至少一个外凸节流结，节流结为以节流管中心轴线对称设置的结构，节流杆外周套设有节流套筒，节流套筒轴向限位在节流管内，且节流套筒外径与节流管内径相同；节流套筒的内壁对应节流结前侧节流杆杆段的位置设有凸缘，且节流套筒的内壁与节流杆的外壁之间具有间隔，所述间隔形成气流流道。

其进一步技术方案为：

所述穿孔内管为一收缩管，穿孔内管靠近节流管进气端的一端为宽口端；穿孔外管为同一内径的直管。

所述穿孔内管上的微孔设在穿孔内管靠近节流管进气端一侧的前半管段上，穿孔外管上的微孔设在穿孔外管靠近盖板的后半管段上。

所述节流杆上设有导流段，所述导流段位于自节流管进气端向盖板方向上最后一个节流结的后方，并位于靠近盖板一侧的支撑段的前方，所述导流段包括柱形杆段和均布在柱形杆段外周的多个导流片。

所述节流管的进气端固接有扩张管，扩张管与节流管的中心轴线位于同一直线上，且扩张管与节流管连通。

所述节流杆一端伸出节流管并穿过盖板后由螺母锁紧在盖板上，节流杆与盖板的贯通连接处设有密封圈，节流杆的另一端固定支撑在支架一上，支架一位于节流管内，并与节流套筒的一端抵接，节流套筒的另一端与节流管内的环形凸台端面抵接；节流管的后端设有安装槽，所述安装槽内塞装有支架二，节流杆穿过支架二，支架二一端与所述安装槽前端面抵接，另一端与盖板抵接。

所述穿孔内管及穿孔外管上的微孔均包括多种孔径的孔，且不同孔径的孔间隔布置。

所述支架一与支架二均为环形支架，二者与节流管为过渡配合安装，所述环形支架包括同轴的内圈与外圈，内圈外壁和外圈内壁之间连接有多个支撑杆；支架一的内圈设有内螺纹，支架一通过所述内螺纹与节流杆一端的外螺纹固接。

所述穿孔内管与穿孔外管为一体结构，穿孔内管与穿孔外管的前端均焊接在前法兰上，穿孔内管与穿孔外管的后端均焊接在后法兰上，节流管带有进口法兰和出口法兰，前法兰与进口法兰固接，出口法兰位于穿孔内管内，并与盖板固接，后法兰与盖板固接，前法兰、穿孔外管内壁、穿孔内管外壁、后法兰形成一个供气体流动的腔体，进口法兰、穿孔内管内壁、节流管外壁、出口法兰形成另一个供气体流动的腔体。

本发明的技术效果：

1、本发明在双层穿孔管降噪消声的基础上，一方面对双层穿孔内管进行改进，即将穿孔内管设置成自前向后方向上的收缩管，将穿孔外管设置成同一内径的直管，由此，在节流管外壁与穿孔内管内壁之间、穿孔内管外壁与穿孔外管内壁之间分别形成一个收缩腔体、扩张腔体，节流管用于向收缩腔体导通气体的出口设置在节流管尾部（收缩腔体的窄口端），收缩腔体用于向扩张腔体导通气体的微孔设置在穿孔内管前半段（扩张腔体的窄口端），由此形成了两级扩张减压降速；穿孔内管和穿孔外管上的微孔，形成小孔喷注型消声结构，将排气噪声的频谱移向人耳不可听的高频区域，从而推高排气噪声频率，降低人耳可听噪声；

2、本发明对节流杆的结构进行特殊设置，将节流杆杆段上设置至少一个外凸节流结，节流结为类球形结的结构，并在节流管内、节流杆的外周套设有节流套筒，节流套筒的内壁上设有凸缘，凸缘与外凸节流结错开设置，且凸缘的位置与位于节流结前侧的节流杆杆段的位置对应，使得节流套筒内壁与节流杆外壁之间形成连续凹凸的类“S”形的气流通道，用于对气体进一步减压减速；

3、本发明进一步在节流结后方的节流杆杆段上设置了多个导流片，导流片与节流杆杆段形成导流段，导流片对气体进行分流和整流，同时通过导流片的分区间隔减小气体涡流的产生，有利于减小空气噪声；

4、本发明进一步增设一个进气用的扩张管，通过气流扩散，实现高压气体的第一级减压降速（即减小气体压力、降低气体流速）；

5、穿孔内管上的微孔采用多种孔径的微孔，穿孔内管上较大孔径的微孔与节流管外壁形成Helmholtz共振腔、穿孔外管上较大孔径的微孔与穿孔内管外壁形成Helmholtz共振腔，从而可以消除特定频率的空气噪声；

6、通过支架一、支架二多点支撑并使用螺母锁紧节流杆，能够有效固定节流杆防止其其周向抖动及轴向移动，从而避免对气体流动产生影响；

7、穿孔内管和穿孔外管设置成一体结构，且节流管，双层穿孔管同轴设置，整体结构合理紧凑，便于装拆。

附图说明

图1为本发明的结构剖视图。

图2为本发明所述节流杆的立体图。

图3为本发明所述节流管的立体图。

图4为本发明所述支架一的立体图。

图5为本发明的立体图。

其中：1、节流管；101、径向通孔；102、进口法兰；103、出口法兰；2、穿孔内管；3、穿孔外管；4、微孔；5、盖板；6、节流杆；601、支撑段；602、节流结；603、柱形杆段；604、导流片；7、节流套筒；701、凸缘；8、扩张管；9、螺母；10、密封圈；11、支架一；12、支架二；13、内圈；14、外圈；15、支撑杆；16、前法兰；17、后法兰。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3，本发明括由内至外依次套接的节流管1、穿孔内管2与穿孔外管3，且三者同轴套接，穿孔内管2与穿孔外管3上设有多个径向贯通的微孔4，节流管1的一端为进气端，节流管1另一端设有径向通孔101；穿孔内管2与穿孔外管3的一端均与节流管1的进气端固接，节流管1、穿孔内管2与穿孔外管3三者的另一端均与盖板5固接，节流管1外壁与穿孔内管2内壁之间、穿孔内管2外壁与穿孔外管3内壁之间分别形成一个供气体流动的腔体；节流管1靠近盖板5的一端设有径向通孔101；节流管1内固定支撑有节流杆6，节流杆6与节流管1同轴设置，节流杆6包括两端的支撑段601，两个支撑段601之间的节流杆6杆段上设有至少一个外凸节流结602，节流结602为以节流管1中心轴线对称设置的结构，节流杆6外周套设有节流套筒7，节流套筒7轴向限位在节流管1内，且节流套筒7外径与节流管1内径相同；节流套筒7的内壁对应节流结602前侧节流杆6杆段的位置设有凸缘701，即凸缘701与位于节流结602前侧的节流杆6杆段的位置对应，且节流套筒7的内壁与节流杆6的外壁之间具有间隔，所述间隔形成气流流道。本发明所述前侧以及下述的前半段、后半段中的“前”与“后”的方向性，指代图1中节流管1的进气端为前，盖板5为后。

进一步地，所述穿孔内管2为一收缩管，穿孔内管2靠近节流管1进气端的一端为宽口端；穿孔外管3为同一内径的直管，通过将穿孔内管2设置成一收缩管，使得节流管1外壁与穿孔内管2内壁之间形成的腔体、穿孔内管2外壁与穿孔外管3内壁之间形成的腔体自节流管1进气端向盖板5方向分别为收缩腔体、扩张腔体。

所述穿孔内管2上的微孔4设在穿孔内管2靠近节流管1进气端一侧的前半管段上，穿孔外管3上的微孔4设在穿孔外管3靠近盖板5的后半管段上，由此，使得两个所述腔体（所述收缩腔体与扩张腔体）之间在穿孔内管2的前半段形成连通，最终排气从穿孔外管3后半段上的微孔4排至外部。

所述节流杆6上设有导流段，所述导流段位于自节流管1进气端向盖板5方向上最后一个节流结602的后方，并位于靠近盖板5一侧的支撑段601的前方，所述导流段包括柱形杆段603和均布在柱形杆段603外周的多个导流片604多个导流片604进一步对气流进行整流和分流，减小气体的流动干扰，使气流平稳流动，减少涡的产生以及流体脉动压力。

进一步地，在所述节流管1的进气端固接有扩张管8，扩张管8与节流管1的中心轴线位于同一直线上，且扩张管8与节流管1连通，扩张管8的设置用于对进入的高压气体的第一级减压降速。

具体地，所述节流杆6一端伸出节流管1并穿过盖板5后由螺母9锁紧在盖板5上，节流杆6与盖板5的贯通连接处设有密封圈10，节流杆6的另一端固定支撑在支架一11上，支架一11位于节流管1内，并与节流套筒7的一端抵接，节流套筒7的另一端与节流管1内的环形凸台端面抵接；节流管1的后端设有安装槽，所述安装槽内塞装有支架二12，节流杆6穿过支架二12，支架二12一端与所述安装槽前端面抵接，另一端与盖板5抵接；见图4，在支架一11和支架二12的构造上，支架一11与支架二12均为环形支架，二者与节流管1为过渡配合安装，所述环形支架包括同轴的内圈13与外圈14，内圈13外壁和外圈14内壁之间连接有多个支撑杆15，多个支撑杆15将内圈13外壁与外圈14内壁之间的空间分成多个供气体流通的通道；相较于支架二12，支架一11的内圈13设有内螺纹，支架一11通过内螺纹与节流杆6一端的外螺纹固接。通过节流管1内的环形凸台、以及螺母9的锁紧作用对节流套筒7、支架一11、节流杆6进行轴向限位，通过节流管1内的所述安装槽的端面及盖板5对支架二12进行轴向限位。

在具体的固定连接结构上，所述穿孔内管2与穿孔外管3为一体结构，穿孔内管2与穿孔外管3的前端均焊接在前法兰16上，穿孔内管2与穿孔外管3的后端均焊接在后法兰17上，节流管1带有进口法兰102和出口法兰103，前法兰16与进口法兰102固接，出口法兰103位于穿孔内管2内，并与盖板5固接，后法兰17与盖板5固接，前法兰16、穿孔外管3内壁、穿孔内管2外壁、后法兰17形成一个供气体流动的腔体，即所述扩张腔体，进口法兰102、穿孔内管2内壁、节流管1外壁、出口法兰103形成另一个供气体流动的腔体，即所述收缩腔体；所述扩张管8的两端分别通过法兰与高压气体的排出管、节流管1的进口法兰102固定连接。

进一步地，所述穿孔内管2及穿孔外管3上的微孔4均包括多种孔径的孔，且不同孔径的孔间隔布置，具体地，见图1、图5，穿孔内管2及穿孔外管3上的微孔4均优选两种孔径的孔，以穿孔内管2为例进行说明，其中小孔径的微孔4沿周向均布并沿轴向多层排布，在多层排布的小孔径微孔4之间设有沿周向均布的一层大孔径的微孔4。

见图1，图1为本发明的优选实施例，节流杆6上的节流结601的数量为三个，节流结602的形状为类球形结的结构，节流结602超出节流杆6杆段的部分结构的轴向长度在背离节流杆6中心轴线的径向方向上呈渐缩变化趋势，节流套筒7内壁上的凸缘701的数量为三个，凸缘701的轴向长度在朝向节流杆6中心轴线的径向方向呈渐缩变化趋势，凸缘701与节流结602错开设置，通过对在节流套筒7内壁与节流杆6外壁之间形成的气流流道的特殊结构设置，即凸缘701与节流结602的间隔错开设置，且将凸缘701设置在节流结602的前方，使得节流套筒7内壁与节流杆6外壁之间形成凹凸的类“S”形的气流通道，气体能够沿该气流流道流动并且无脱离的运动，由此减小湍流强度，并对气体进一步减压减速。

本发明的运行方式如下：

高压气体进入扩张管8，经过适度的扩张后，气体进行了第一级减压降速，然后进入节流管1内，在节流套筒7内壁与节流杆6外壁形成的气流流道作用下进行第二级减压降速，每两个相邻的凸缘701与节流结602形成一次节流减压降速，气体随后经由所述导流段上多个导流片604的的整流和分流作用下，通过节流管1后侧的径向通孔101进入由节流管1外壁、穿孔内管2内壁、进口法兰102、出口法兰103形成的供气体流动的腔体，由于穿孔内管2上的微孔4设置在穿孔内管2的前半段上且穿孔内管2为一自前向后方向的收缩管，因此，气体在由节流管1外壁、穿孔内管2内壁、进口法兰102、出口法兰103形成的收缩腔体内自收缩腔体的窄口端向宽口端流动，经过适度的扩张，对气体进行第三级减压降速，并且在所述收缩腔体的前半段通过穿孔内管2上的微孔4进入由穿孔内管2外壁、穿孔外管3内壁、前法兰16、后法兰17形成的自前向后方向上的扩张腔体内，由于穿孔外管3上的微孔4设在穿孔外管3的后半段上，气体在所述扩张腔体内自扩张腔体的窄口端向宽口端流动，经过适度的扩张，对气体进行第四级减压降速，经过四级减压江苏的气体最终从穿孔外管2上的微孔4排至外部。高压气体流动方向见图1中箭头方向所示。

本发明通过双层穿孔管的特殊结构的设置，形成能够对气体进行减压降速的两个锥形腔体，通过节流杆外壁和节流套筒内壁之间特殊结构的流道的设置以及增设一扩张管，对高压气体进行多级减压降速，由于高压气体的排放噪声的辐射功率与压力、、喷口直径的平方及速度的八次成正比，在排气管口不变甚至减小的情况下，通过降压降速能够有效实现高压气体的降噪消声。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.高压排气消声装置，包括由内至外依次套接的节流管（1）、穿孔内管（2）与穿孔外管（3），且三者同轴套接，穿孔内管（2）与穿孔外管（3）上设有多个径向贯通的微孔（4），节流管（1）的一端为进气端，其特征在于：节流管（1）另一端设有径向通孔（101）；穿孔内管（2）与穿孔外管（3）的一端均与节流管（1）的进气端固接，节流管（1）、穿孔内管（2）与穿孔外管（3）三者的另一端均与盖板（5）固接，节流管（1）外壁与穿孔内管（2）内壁之间、穿孔内管（2）外壁与穿孔外管（3）内壁之间分别形成一个供气体流动的腔体；节流管（1）内固定支撑有节流杆（6），节流杆（6）与节流管（1）同轴设置，节流杆（6）包括两端的支撑段（601），两个支撑段（601）之间的节流杆（6）杆段上设有至少一个外凸节流结（602），节流结（602）为以节流管（1）中心轴线对称设置的结构，节流杆（6）外周套设有节流套筒（7），节流套筒（7）轴向限位在节流管（1）内，且节流套筒（7）外径与节流管（1）内径相同；节流套筒（7）的内壁对应节流结（602）前侧节流杆（6）杆段的位置设有凸缘（701），且节流套筒（7）的内壁与节流杆（6）的外壁之间具有间隔，所述间隔形成气流流道。

2.按权利要求1所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述穿孔内管（2）为一收缩管，穿孔内管（2）靠近节流管（1）进气端的一端为宽口端；穿孔外管（3）为同一内径的直管。

3.按权利要求2所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述穿孔内管（2）上的微孔（4）设在穿孔内管（2）靠近节流管（1）进气端一侧的前半管段上，穿孔外管（3）上的微孔（4）设在穿孔外管（3）靠近盖板（5）的后半管段上。

4.按权利要求1所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述节流杆（6）上设有导流段，所述导流段位于自节流管（1）进气端向盖板（5）方向上最后一个节流结（602）的后方，并位于靠近盖板（5）一侧的支撑段（601）的前方，所述导流段包括柱形杆段（603）和均布在柱形杆段（603）外周的多个导流片（604）。

5.按权利要求1所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述节流管（1）的进气端固接有扩张管（8），扩张管（8）与节流管（1）的中心轴线位于同一直线上，且扩张管（8）与节流管（1）连通。

6.按权利要求1所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述节流杆（6）一端伸出节流管（1）并穿过盖板（5）后由螺母（9）锁紧在盖板（5）上，节流杆（6）与盖板（5）的贯通连接处设有密封圈（10），节流杆（6）的另一端固定支撑在支架一（11）上，支架一（11）位于节流管（1）内，并与节流套筒（7）的一端抵接，节流套筒（7）的另一端与节流管（1）内的环形凸台端面抵接；节流管（1）的后端设有安装槽，所述安装槽内塞装有支架二（12），节流杆（6）穿过支架二（12），支架二（12）一端与所述安装槽前端面抵接，另一端与盖板（5）抵接。

7.按权利要求1所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述穿孔内管（2）及穿孔外管（3）上的微孔（4）均包括多种孔径的孔，且不同孔径的孔间隔布置。

8.按权利要求6所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述支架一（11）与支架二（12）均为环形支架，二者与节流管（1）为过渡配合安装，所述环形支架包括同轴的内圈（13）与外圈（14），内圈（13）外壁和外圈（14）内壁之间连接有多个支撑杆（15）；支架一（11）的内圈（13）设有内螺纹，支架一（11）通过所述内螺纹与节流杆（6）一端的外螺纹固接。

9.按权利要求1所述的高压排气消声装置，其特征在于：所述穿孔内管（2）与穿孔外管（3）为一体结构，穿孔内管（2）与穿孔外管（3）的前端均焊接在前法兰（16）上，穿孔内管（2）与穿孔外管（3）的后端均焊接在后法兰（17）上，节流管（1）带有进口法兰（102）和出口法兰（103），前法兰（16）与进口法兰（102）固接，出口法兰（103）位于穿孔内管（2）内，并与盖板（5）固接，后法兰（17）与盖板（5）固接，前法兰（16）、穿孔外管（3）内壁、穿孔内管（2）外壁、后法兰（17）形成一个供气体流动的腔体，进口法兰（102）、穿孔内管（2）内壁、节流管（1）外壁、出口法兰（103）形成另一个供气体流动的腔体。