CN107727376B - 一种插管长度可调的消声器试验样机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种插管长度可调的消声器试验样机，它包括消声器壳体、多孔吸声材料和进、出口可调插管机构；消声器的进出口移动插管均可以调节，通过调节进出口的插管长度可以消除消声器的通过频率，使其在全频带有最优的消声效果；本发明的优点在于针对排气消声器在设计过程中，避免多次加工而设计的可调的带内插管的双扩张室消声器试验样机，它可以在不用返厂加工的条件下直接对消声器内部的结构进行调节，使消声器消声量幅值与消声频率可调，达到最优降噪效果，降低控制周期与成本。
Description
技术领域
本发明涉及船舶发动机排气噪声控制技术领域，具体涉及一种插管长度可调的消声器试验样机。
背景技术
最近几年船舶工业快速发展，船舶噪声问题逐渐突出，船上噪声不仅危害人们身体、身心健康，并且还会由于声固耦合振动，对船舶装备造成疲劳振动破坏，减少船舶的使用年限。目前，国内大部分船企主要考虑设计和建造成本，很少考虑船舶的声学问题。在过去，船舶学者和专家的理论水平和思想意识不高，没有在初步设计阶段考虑全船的声学问题，后来在船舶营运过程中，才发现某些设备装置噪声严重，船东意识到噪声的危害性，因此采取了对机舱主机和辅机安装隔声罩，在机舱四周舱壁上釆用吸声材料，在动力装置管道上安装消声等补救措施，这样只能针对噪声源区域临时解决噪声问题，而且投入成本较高。最新的船舶噪声等级规则对我国船舶企业噪声控制技术提出了更高要求，船舶企业要想达到最新噪声等级规范要求，就必须将噪声控制理念深入到设计、制造和营运过程中，防范于未然，实现船舶噪声的主动控制，这样既降低了成本，同时也获得了更大降低噪声的效果。
船用主机是机舱最大的噪声源，主要包括空气动力性噪声、机械噪声和燃烧噪声三大类，而排气噪声在空气动力性噪声中所占比例最大，它的噪声往往比发动机整机噪声高10-15d B。一般情况，船舶主机及动力设备布置在机舱，主机排气消声器最终排向大气，由于机舱是非生活区域且常封闭，而主机排气噪声是直接向外界大气辐射，相对机舱辐射噪声相对较强，在主甲板区域噪声较大，主要是排气噪声引起的，则排气噪声是影响舒适的主要噪声源，对主机排气系统噪声进行消声设计对全船噪声控制起重要作用，因此，对船舶排气系统进行性能研究及优化设计是很有必要的，也是很有意义的。
船舶柴油机排气噪声是船舶噪声的主要来源之一，柴油机工作时会在相对应的基频和多次谐频上产生较高的噪声量。为解决柴油机排气消声器噪声过高的问题，通常是在消声器的排气系统中安装排气消声器。而在常规的消声器设计与生产过程中，为了达到最优的降噪效果需要多次反复的加工试验消声器，以确定其内部结构，这就大大增加了降噪的控制周期和控制成本。
柴油机排气消声器属于排气系统的一部分，单节扩张室消声器有存在通过频率的缺点，因此在工程实际中通常安装插管以消除通过频率。
常规的单节扩张室消声器基本结构图如图1所示，其消声量可由下式计算：
式中:m为膨胀比或扩张比，k为波数，值变化相当于频率变化；l为膨胀室长度m。
单节扩张室消声器消声量最大值对应的峰值频率和扩张室长度分别为：
在常规的消声器设计中，需要根据柴油机排气噪声源的特点，调节消声器的插管长度以达到降噪的最优化。但含有内插管的消声器很难一次性满足最优的消声结构布置。为了达到降噪最大化，需要反复的试验和样品加工，无异于增加了控制周期和控制成本，若能设计出插管可调的消声器试验样机，并反复利用，将大大减少控制周期和成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种插管长度可调的消声器试验样机，在降低控制周期和控制成本的同时，通过调节插管长度来寻求最优降噪效果。
本发明为一种插管长度可调消声器试验样机，主要由壳体和两个可移动消声器组成，其特征在于所述的消声器壳体1可由法兰13、法兰14拆分为两部分；消声器进、出口分别有一套移动插管轴向调节机构，具体包括固定支座3、丝杠支座4、移动支座15、固定插管20、移动插管18、盖板21、螺栓22、丝杠4和三个导杆16；调节机构通过固定插管20焊接在消声器壳体1上；插管的调节通过调节移动插管18的位置和转动丝杠4共同实现。
其特征在于，所述的消声器壳体1具体包括：
所述的消声器壳体1内部填装多孔板6，多孔板6的材料为变截面金属材料；消声器壳体1由法兰13、法兰14拆分成两部分，并由两对螺栓7、螺母8紧固；所述的壳体进出口包于消声器壳体1内壁面上的多孔板6，进、出口安装有法兰19。
其特征在于，所述的移动插管轴向调节机构具体包括：
所述的固定插管20焊接在消声器壳体1上，移动插管12置于固定插管20内；固定插管20周向装有四个固定支座3，移动插管18周向装有三个移动支座15和一个丝杠支座5；导杆16安装在移动支座15内，且导杆15与导杆支座16间加有衬套17；且进出口固定插管20周向加装四个固定支座3，固定插管20上的固定支座3与移动插管12的丝杠支座5和固定支座3配合约束导杆16与丝杠4。
其特征在于，所述的螺栓22焊接在消声壳体1上，盖板21与螺栓22相连位于螺栓22上部；丝杠4与螺栓22通过螺纹配合相连。
其特征在于，所述的插管调节方式具体包括：
所述的丝杠4与丝杠支座5之间通过螺纹配合传动，调节插管长度时需打开盖板21，调节移动插管18位置并转动丝杠4端部；进出口插管长度调节的方法一致。
本发明的优点在于：在消声器内部填装多孔保温吸声材料，一方面可以保证消声器内部温度场变化梯度小，消声器内部排气物性参数稳定，提高降噪控制的稳定性，另一方面多孔吸声材料对高频噪音具有很好的降噪效果，使消声器在全频带都具有一定消声量；进出口移动插管均可以调节，通过调节进出口的插管长度可以消除消声器的通过频率，使其在全频带有最优的消声效果；针对排气消声器在设计过程中，避免多次加工而设计的可调的带内插管的双扩张室消声器试验样机，它可以在不用返厂加工的条件下直接对消声器内部的结构进行调节，使消声器消声量幅值与消声频率可调，达到最优降噪效果，降低控制周期与成本。
附图说明
图1为单扩张室消声器结构图；
图2为插管长度可调的消声器试验样机的结构剖视图；
图3为图2的A向视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明主要由壳体和两个可移动消声器组成，其特征在于所述的消声器壳体1可由法兰13、法兰14拆分为两部分；消声器进、出口分别有一套移动插管轴向调节机构，具体包括固定支座3、丝杠支座4、移动支座15、固定插管20、移动插管18、盖板21、螺栓22、丝杠4和三个导杆16；调节机构通过固定插管20焊接在消声器壳体1上；插管的调节通过调节移动插管18的位置和转动丝杠4共同实现。内壁带有多孔消声结构的消声器壳体；消声器壳体进出口装有进、出口移动插管轴向调节机构，具体包括固定导杆支座、丝杠支座、移动导杆支座、固定插管、移动插管、盖板、盖板螺栓、丝杠和三个导杆；壳体两端进出口包于消声器壳体内壁面上的多孔吸声材料，所述的多空吸声材料材料采用变截面金属材料。
本发明的进、出口轴向调节机构中的进出口移动插管周向等角度的安装三个移动支座和一个丝杠支座；导杆安装在导杆支座内，且导杆与导杆支座间加有衬套，螺纹支座与丝杠攻丝段配合，形成螺纹传动机构；进、出口移动插管分别装配在进、出口固定插管中，且进出口固定插管周向加装4个导杆支座，固定插管上的固定支座与移动插管的丝杠支座和导杆支座配合约束导杆与丝杠，保证了移动插管和固定插管的平行度。
如图2所示，一种插管可调的排气消声器试验样机壳体可由法兰13、法兰14拆分为两部分。消声器进、出口分别有一套移动插管轴向调节机构。进、出口移动插管轴向调节机构分别包括固定支座3、丝杠支座4、移动支座15、固定插管20、移动插管18、盖板21、螺栓22、衬套16、丝杠4和三个导杆16，其中固定插管20焊接在消声器壳体1上，移动插管12置于固定插管20内，且固定插管20周向装有4个固定支座，固定插管上的固定支座与移动插管的丝杠支座和导杆支座配合约束导杆与丝杠，保证了移动插管和固定插管的平行度。
移动插管18周向装有三个移动支座15和一个丝杠支座05，丝杠4通过固定支座3和丝杠支座5连接移动插管18和固定插管20，导杆16连接固定支座和移动支座15，导杆16与移动支座15间装有衬套17。在调节进口插管长度时，需打开盖板21，转动丝杠4端部，丝杠4与丝杠支座5之间通过螺纹配合传动，调节移动插管18位置再转动丝杠4以达到调节消声器性能的目的，出口插管长度调节方法与进口移动插管调节方法一致。
Claims (4)
1.一种插管长度可调消声器试验样机，主要由壳体和两个可移动消声器组成，其特征在于所述的消声器壳体(1)可由第一法兰(13)、第二法兰(14)拆分为两部分；消声器进、出口分别有一套移动插管轴向调节机构，具体包括固定支座(3)、丝杠支座(5)、移动支座(15)、固定插管(20)、移动插管、盖板(21)、螺栓(22)、丝杠(4)和三个导杆(16)；所述调节机构通过固定插管(20)焊接在消声器壳体(1)上；插管的调节通过调节移动插管的位置和转动丝杠(4)共同实现；所述的移动插管轴向调节机构具体包括：
所述的固定插管(20)焊接在消声器壳体(1)上，移动插管置于固定插管(20)内；固定插管(20)周向装有四个固定支座(3)，移动插管周向装有三个移动支座(15)和一个丝杠支座(5)；导杆(16)安装在移动支座(15)内，且导杆(16)与移动支座(15)间加有衬套(17)；移动插管周向装有三个移动支座和一个丝杠支座，丝杠通过固定支座和丝杠支座连接移动插管和固定插管，导杆连接固定支座和移动支座，导杆与移动支座( 15) 间装有衬套，固定插管(20)上的固定支座(3)与移动插管的丝杠支座(5)和移动支座(15 )配合约束导杆(16)与丝杠(4)。
2.根据权利要求1所述的一种插管长度可调消声器试验样机，其特征在于，所述的消声器壳体(1)具体包括：
所述的消声器壳体(1)内部填装多孔板(6)，多孔板(6)的材料为变截面金属材料；消声器壳体(1)由第一法兰(13)、第二法兰(14)拆分成两部分，并由两对螺栓(7)、螺母(8)紧固；所述的壳体进出口包裹于消声器壳体(1)内壁面上的多孔板(6)，进、出口安装有法兰(19)。
3.根据权利要求1所述的一种插管长度可调消声器试验样机，其特征在于，所述的螺栓(22)焊接在消声器壳体(1)上，盖板(21)与螺栓(22)相连位于螺栓(22)上部；丝杠(4)与螺栓(22)通过螺纹配合相连。
4.根据权利要求1所述的一种插管长度可调消声器试验样机，其特征在于，插管调节方式具体包括：所述的丝杠(4)与丝杠支座(5)之间通过螺纹配合传动，调节插管长度时需打开盖板(21)，转动丝杠(4)端部以调节移动插管的位置；进出口插管长度调节的方法一致。
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