CN108561669B - 弹性背腔式管路减振消声装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种弹性背腔式管路减振消声装置,外层管壁由外胶层、骨架层与内胶层构成，骨架层在中间法兰回绕，外层管壁和中间法兰硫化为一体，外层管壁两端通过入口端盖、出口端盖接入口端连接法兰、出口端连接法兰。橡胶软管内层管壁两端分别与入口端连接法兰、出口端连接法兰连接，内层管壁与入口端盖、出口端盖和外层管壁组成弹性背腔减振消声结构。使用本发明，入口端连接法兰、出口端连接法兰分别与管路系统的上、下游管路连接，即可对充液管路系统减振消声。本发明具有低刚度、高耐压和大位移补偿的能力，结构简单，尺寸较小、低频性好，对管路系统振动和噪声的控制效果好。

Description

弹性背腔式管路减振消声装置
技术领域
本发明属于船舶、建筑等行业中充液管路的减振降噪技术领域，具体涉及一种弹性背腔式管路减振消声装置。
背景技术
管路系统用于传输介质、传递能量等目的，在船舶、建筑等领域有广泛而又重要的应用。动力设备产生的振动噪声不仅沿着管壁结构其连接的附件传递，还会沿着管路内流体介质传播，并且两者耦合相互影响，单独对其中的一条路径进行控制往往难以取得理想的效果。强烈振动会使管路附件及之间的连接部分松动甚至破裂，还会造成噪声污染。
CN 104006260 A公开了一种水管路稳流宽频带消声器，能实现水管路的宽频带消声；CN 103353042 A公开了压力自适应低频宽带弹性共振消声装置，其能够实现液体管路的低频消声；CN 104500904 A公开了一种高压充液管路一体化集成有源消声器，对管路内的噪声进行主动控制；但是，以上三种装置只是针对沿流体介质传递的噪声进行了控制。
CN1265116C公开了一种三法兰结构自平衡式挠性接管，具有自平衡结构，在工作压力下，挠性接管的轴向变形趋于零；CN 106287061 A公开了一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，包括挠性接管体和扣压接头，能衰减沿管壁传递的振动；但是，以上2种装置只对沿管壁传递的振动进行了控制。
CN103968184 A公开了一种管路振动噪声抑制器结构，既实现了对充液管路噪声的控制，同时又实现了对管路振动的衰减；然而，金属管体减振效果差，位移补偿能力不足，还需要额外的装置来调节背腔压力以适应管路内液体的压力，系统较为复杂。
所以，极需一种结构简单、减振消声性能良好的充液管路减振消声装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种具有低刚度、高耐压和大位移补偿的能力，结构简单，尺寸较小、低频性好，对管路系统振动和噪声的控制效果好的弹性背腔式管路减振消声装置。
本发明目的的实现方式为，弹性背腔式管路减振消声装置，外层管壁由外胶层、骨架层与内胶层构成，骨架层在中间法兰回绕，外层管壁和中间法兰硫化为一体；外层管壁两端通过螺栓和压紧法兰与入口端盖和出口端盖连接并密封；入口端盖和出口端盖分别与入口端连接法兰和出口端连接法兰连接，入口端连接法兰和出口端连接法兰分别与管路系统的上游管路和下游管路连接；内层管壁为橡胶软管，其两端分别与入口端连接法兰和出口端连接法兰连接，内层管壁与入口端盖、出口端盖和外层管壁组成弹性背腔减振消声结构。
使用本发明，本发明的入口端连接法兰和出口端连接法兰分别与管路系统的上游管路和下游管路连接，即可对充液管路系统起减振消声作用。
本发明的优点和积极效果为：
1、实现了上游管路和下游管路的柔性连接，既有效衰减沿管壁传递的振动，同时抑制噪声沿管路内流体介质的传播，达到“减振”和“消声”并举的目的；
2、外层管壁的弹性模量较小，使管路内的波速更小、波长更短，提高了低频消声能力，减小了结构尺寸；
3、外层管壁由中间法兰与内胶层、骨架层和外胶层经硫化一体成型，具有低刚度、高耐压和较大的位移补偿能力；
本发明结构简单、低频性好，对充液管路系统具有很好的减振消声效果。
附图说明
图1是本发明弹性背腔式管路减振消声装置的第一种实施方式的剖视图；
图2是图1所示弹性背腔式管路减振消声装置的局部放大图；
图3是本发明弹性背腔式管路减振消声装置的第二种实施方式的剖视图；
图4是本发明弹性背腔式管路减振消声装置的第三种实施方式的剖视图；
图5是图4所示弹性背腔式管路减振消声装置的局部放大图。
具体实施方式
下面参照附图详述本发明。
参照图1，外层管壁4由外胶层44、骨架层43与内胶层42构成，外层管壁的骨架层43优选高强度、高模量的芳纶帘线。内胶层起密封作用，外胶层起保护作用，骨架层43在中间法兰41回绕，起防止拔脱作用。
外层管壁和中间法兰41硫化为一体；外层管壁4两端通过螺栓3和压紧法兰6与入口端盖2和出口端盖7连接并且密封，入口端盖和出口端盖分别与入口端连接法兰1和出口端连接法兰8连接，入口端连接法兰1和出口端连接法兰7分别与管路系统的上游管路和下游管路连接，实现了上游管路和下游管路的柔性连接，具有低刚度、高耐压和大位移补偿的能力，可以有效地隔离振动沿管壁结构的传递。
较传统结构消声器，本发明外层管壁4的弹性刚度较低、模量较小，依据Korteweg波速公式
Figure BDA0001593028140000031
式中：c0为理想介质中的声速，K为液体体积弹性系数，C为修正系数，d为管路通流直径，t为管壁厚度，E为管壁材料的弹性模量。
所以本发明较传统结构消声器，波速更小，波长更短。在相同的结构尺寸条件下下，本发明的消声频率更低；或者实现同样频段消声，结构尺寸更小。
本发明的内层管壁5为橡胶软管，其两端分别与入口端连接法兰1和出口端连接法兰8连接，内层管壁与入口端盖2、出口端盖7和外层管壁4组成弹性背腔；内层管壁上有减振消声设置。内层管壁的减振消声设置在管路内声场的作用下产生能量耗散，有效地抑制沿流体介质传播的噪声。同时实现对管路系统振动和噪声的控制。
下面参照附图详述本发明。
参照图2，在内层管壁5上设有压力平衡孔51，当管路内部的流体介质压力改变时，背腔内的压力通过压力平衡孔51与管路内压力保持一致。
参照图3，在内层管壁5上设有大量的穿孔52，穿孔52与弹性背腔和外层管壁4构成吸声结构。根据马大猷微穿孔吸声理论，穿孔直径d1决定吸声频率。优选的，穿孔为具有两种或两种以上不同直径的穿孔，以吸收不同频率的噪声，来拓宽本发明的吸声带宽。
参照图4、5，在内层管壁5上有设有大量的穿孔管53，穿孔管53具有较高的声阻，使弹性背腔式管路减振消声装置的具有更好的低频吸声效果，吸声频率由穿孔直径d2和穿孔管长度l1共同决定。优选的，穿孔管为具有两种或两种以上不同直径的穿孔管；进一步优选的，穿孔管为具有两种或两种以上不同长度的穿孔管，以吸收不同频率的噪声，进一步拓宽本发明的吸声带宽。更进一步优选的，穿孔管53为螺旋形，使其长度l1不受外层管壁4的内径的限制。
上述内层管壁上的有三种减振消声设置的本发明，具有低刚度、高耐压和大位移补偿的能力，同时实现了对管路系统振动和噪声的控制。较现有的充液管路减振降噪技术，具有结构简单、尺寸小和低频消声效果好的优点。

Claims (3)

1.一种用于高压、大口径船舶输水管路隔振和消声的弹性背腔式管路减振消声装置，其特征在于：外层管壁由外胶层、骨架层与内胶层构成，骨架层在中间法兰回绕，外层管壁和中间法兰硫化为一体；外层管壁两端通过螺栓和压紧法兰与入口端盖和出口端盖连接并密封；入口端盖和出口端盖分别与入口端连接法兰和出口端连接法兰连接，入口端连接法兰和出口端连接法兰分别与管路系统的上游管路和下游管路连接；内层管壁两端分别与入口端连接法兰和出口端连接法兰连接，内层管壁与入口端盖、出口端盖和外层管壁构成弹性背腔减振消声结构；
在所述内层管壁上设有大量的穿孔或穿孔管，所述穿孔或穿孔管具有两种或两种以上不同直径，穿孔或穿孔管与弹性背腔和外层管壁构成吸声结构。
2.根据权利要求1所述的弹性背腔式管路减振消声装置，其特征在于：内层管壁上有两种或两种以上不同长度的穿孔管。
3.根据权利要求1所述的弹性背腔式管路减振消声装置，其特征在于：内层管壁上的穿孔管为螺旋形。
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