CN108374805B - 用于变压器风扇降噪的通风式声学超材料隔声桶 - Google Patents
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Abstract
一种用于变压器风扇降噪的通风式声学超材料隔声桶，其声学超材料隔声桶(1)固定在隔声桶支撑支架上。声学超材料隔声桶(1)置于变压器风扇的外侧。声学超材料隔声桶(1)内同轴布置多层空气通道(6)，空气通道(6)沿其中轴线等距离排列，间隔相等。每层空气通道(6)中，在靠近空气入口侧的一面排布有多个圆柱形障碍(7)，圆柱形障碍(7)向空气通道(6)内突起，组成圆柱形障碍阵列；两层空气通道(6)之间有连通空气通道的圆柱形空气腔(5)空气在与圆柱形空气腔(5)连通的空气通道(6)中流通。当声波传输至声学超材料隔声桶，在空气通道内曲折传播，多次碰壁消耗声能量，且会发生多次折反射，使声波幅值衰减。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器风扇的降噪设备。
背景技术
变电站作为升降电压的场所成为电力传输环节中不可或缺的枢纽站。然而随着变压器容量和电压等级的不断提升，噪声量的幅值也成倍增长。与此同时，部分变压器已不再安置在远离生活区的郊区，给人们的生活带来了较为严重的噪声干扰。而国家政策对居民住宅区噪声标准的规定越来越严格，因此对于变压器的噪声控制成为研究重点。
室内变压器降噪已发展得较为成熟，而对室外开放空间进行噪声控制成为一大难题。变压器的噪声主要来源于磁致伸缩导致的铁芯震动及冷却装置即冷却风扇，铁芯振动噪声集中在低频段。冷却装置中由于冷却风扇的转速变化，也会产生不同频段的噪声。
目前针对于冷却风扇的降噪方法主要有：有源降噪及使用可降噪冷却风扇。有源降噪即主动降噪，如中国专利CN 104141638 A《一种主动降噪的风扇装置》公开的主动降噪装置，该装置通过在风扇风道上安装噪声采集单元和降噪模块，利用主动降噪技术产生与噪声源反相位的信号，使风扇噪声在管道内互相抵消。但此装置需要外接电路且需要外部电源供电，系统复杂程度大大提高。可降噪冷却风扇即风扇本体与降噪装置为一套整体装置，如中国专利CN 107120297 A《一种降噪冷却风扇》公开的降噪冷却风扇，其包含进气段外壳、中间段外壳、排气端外壳、驱动电机以及风叶，可有效降低风扇的气动噪声和机械振动噪声。但此装置不适用于已投入使用的变压器冷却风扇。
声学超材料是由不同弹性模量和质量密度的材料构成的人工复合结构，其带隙机理是建立在局域共振结构的基础上，通过设计适当的局域共振结构，声学超材料可以呈现几乎任意的有效参数，其不仅可以在超透和高透镜，隐声衣和声聚焦上产生新的应用，而且可以很好的控制、指向和操纵声波。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种用于变压器冷却风扇降噪的通风式声学超材料隔声桶，本发明可在开放空间内对变压器冷却风扇的噪声进行有效阻隔。
本发明用于变压器冷却风扇降噪的通风式声学超材料隔声桶包括声学超材料隔声桶及隔声桶支撑支架。所述的声学超材料隔声桶固定在隔声桶支撑支架上。
所述声学超材料隔声桶为桶状，声学超材料隔声桶置于变压器冷却风扇的外侧，声学超材料隔声桶靠近冷却风扇的一侧为空气入口侧。所述的声学超材料隔声桶内部设有多层空气通道，多层空气通道与声学超材料隔声桶同轴布置，且沿其中轴线等距离排列。每层空气通道中在靠近空气入口侧的一面排布有多个圆柱形障碍，圆柱形障碍向空气通道内突起，组成圆柱形障碍阵列。两层空气通道之间有连通空气通道的圆柱形空气腔，圆柱形空气腔的中轴线距离空气通道中心轴线上方或下方40cm，空气在空气腔连通的空气通道中流通。
所述声学超材料隔声桶由环氧树脂材料制成。
所述的隔声桶支撑支架包括上部“O”形钢圈及“A”形底部支架两部分，其中位于隔声桶支撑支架上部的“O”形钢圈套装在声学超材料隔声桶外侧，隔声桶支撑支架下部的“A”形底部支架将声学超材料隔声桶固定在适宜的高度。“A”形支架采用表面涂有防腐涂层的不锈钢制作。
所述声学超材料隔声桶的外径与变压器风扇的直径匹配，即声学超材料隔声桶的外径比变压器风扇直径大5cm，且中心轴线重合。
所述声学超材料隔声桶内部的空气通道层数根据声学超材料隔声桶的厚度决定，隔声桶厚度越大隔声量越高，但由于空间的限制以及考虑整套装置的造价，应选择适中厚度。
所述空气通道层数与空气通道内的圆柱障碍的排布、数量和隔声频率密切相关，应根据所需的隔声频率来选择适当的圆柱障碍数量、排布方式以及空气通道层数。
本发明工作过程为：当声波传输至声学超材料隔声桶，进入声学超材料隔声桶内的空气通道，由于空气通道及其中的圆柱形障碍的自身特性，声波在桶内空气通道内曲折传播，多次碰壁消耗声能量，且会在空气层中发生多次折反射，某些频率声波会叠加相消，使得大量声波幅值衰减，在某些频段产生共振使得声波无法继续传播，达到降噪效果。
本发明通风式声学超材料隔声桶装置可置于变压器外部，由于其独特的隔声特性，能够有效地在传播路径上阻隔变压器噪声，降低环境噪声污染。由于本发明为通风式隔声桶，相比于传统的声屏障，具有在保证空气流通的前提下达到降噪效果的特点。同时，本发明具有材料单一、结构简单及制造成本低等优点。
附图说明
图1本发明结构的立体图；
图2本发明声学超材料隔声桶的结构立体图；
图3本发明声学超材料隔声桶内空气通道、圆柱形空气通道连通腔及圆柱形障碍布置方式示意图；
图4本发明声学超材料隔声桶内空气通道及圆柱形空气通道连通腔布置方式示意图；
图中：1通风式声学声学超材料隔声桶，2隔声桶支撑支架，3入口，4桶内实体，5圆柱形空气通道连通腔，6空气通道，7圆柱形障碍。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明包括声学超材料隔声桶1及隔声桶支撑支架2。声学超材料隔声桶1由隔声桶支撑支架2支撑固定。
如图2所示，本发明实施例的声学超材料隔声桶的直径为100cm，厚度为21cm，隔声桶中共有10层空气通道6，且每层空气通道6的直径为80cm，厚度为1cm。每层空气通道6中在靠近空气入口侧的一面排布27*27个圆柱形障碍7，每个圆柱型障碍7的直径为1cm，高度为0.5cm，圆柱形障碍7向空气通道6内突起，组成圆柱形障碍阵列。两层空气通道之间有连通空气通道的圆柱形空气腔5，圆柱形空气腔5的中轴线距离空气通道6的中心轴线上方或下方40cm，空气在与圆柱形空气腔5连通的空气通道6中流通，圆柱形空气腔5的直径为6cm，厚度为1cm。
所述声学超材料隔声桶由环氧树脂材料制成。
所述的隔声桶支撑支架包括上部“O”形钢圈及“A”形底部支架两部分，其中位于隔声桶支撑支架上部的“O”形钢圈套装在声学超材料隔声桶外侧，隔声桶支撑支架下部的“A”形底部支架将声学超材料隔声桶固定在适宜高度。“A”形支架采用表面涂有防腐涂层的不锈钢制作。
本发明的工作原理和工作过程为：由于声学超材料隔声桶内多层空气通道以及结构的自身特性，当声波传播至隔声桶中时，在桶内空气层所形成的通道内曲折传播，多次碰壁消耗声能量，且会在空气层中发生多次折反射，在某些频率声波会叠加相消而使得大量声波幅值衰减，在某些频段产生局域共振使得声波无法继续传播，达到降噪效果。
如图3所示，所述的隔声桶支撑支架2的上部为“O”形钢圈，下部为“A”形支架。“O”形钢圈内径为100cm，外径为110cm，径向长度为10cm，“O”形钢圈套装在声学超材料隔声桶外侧。隔声桶支撑支架用于固定声学超材料隔声桶，将声学超材料隔声桶固定在变压器风扇外侧，并可调节声学超材料隔声桶的高度与倾斜角度，使声学超材料隔声桶与冷却风扇较好的契合。
本发明用于变压器冷却风扇的隔声降噪，由于本发明使用单一材料且结构简单、不易老化，因此可用于室外复杂环境，实用性强。
Claims (4)
1.一种用于变压器风扇降噪的通风式声学超材料隔声桶，其特征在于：所述的通风式声学超材料隔声桶包括声学超材料隔声桶(1)及隔声桶支撑支架；所述声学超材料隔声桶(1)置于变压器风扇的外侧；所述的声学超材料隔声桶(1)内设有多层空气通道(6)，每层空气通道(6)由圆柱形空气腔(5)连接；所述的声学超材料隔声桶(1)固定在隔声桶支撑支架上；
所述的空气通道(6)与声学超材料隔声桶(1)同轴布置，且沿其中轴线等距离排列，间隔相等；
每层所述的空气通道(6)中，在靠近空气入口侧的一面排布有多个圆柱形障碍(7)，圆柱形障碍(7)向空气通道(6)内突起，组成圆柱形障碍阵列；两层空气通道(6)之间有连通空气通道的圆柱形空气腔(5)，圆柱形空气腔(5)的中轴线距离空气通道中心轴线上方或下方40cm，空气在与圆柱形空气腔(5)连通的空气通道(6)中流通。
2.根据权利要求1所述的声学超材料隔声桶，其特征在于：所述的声学超材料隔声桶(1)的外径与变压器风扇的外直径匹配；声学超材料隔声桶(1)与变压器风扇同轴。
3.根据权利要求1所述的声学超材料隔声桶，其特征在于：所述的声学超材料隔声桶采用环氧树脂材料制成。
4.根据权利要求1所述的声学超材料隔声桶，其特征在于：所述的隔声桶支撑支架包括上部“O”形钢圈及“A”形底部支架两部分，其中位于隔声桶支撑支架上部的“O”形钢圈套装在声学超材料隔声桶(1)的外侧，“OA”形支撑支架下部的“A”形底部支架将声学超材料隔声桶固定在适宜的高度；“A”形底部支架采用表面涂有防腐涂层的不锈钢制作。
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