CN110228594A - 用于分离气流的双管消音器 - Google Patents

用于分离气流的双管消音器 Download PDF

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Abstract

本文公开了通风系统、飞机和消音器。飞机包括通风系统。通风系统包括配置为产生第一和第二空气流的第一和第二空气流源、消音器、第一调节通风口和第二调节通风口。分隔件横跨外壳的内部尺寸以限定第一腔和第二腔，其中分隔件基本上限制外壳中的第一腔和第二腔之间的所有质量流。第一和第二消音器管具有设置在相应腔中的多孔部分，并且与相应的空气流源可操作地耦合以接收相应的空气流。第一和第二调节通风口与相应的消音器管可操作地耦合，以将相应的空气流引导至调节容积。

Description

用于分离气流的双管消音器
技术领域
本发明总体上涉及容纳两个分开的气流的飞机通风系统消音器，并且更具体地涉及具有单个外壳的飞机通风消音器，该外壳具有分隔件，该分隔件将外壳分开以限制通过消音器的两个分开的流之间的质量流。
背景技术
现代客机通常包括通风系统，该通风系统配置为将冷却或加热的空气引导到飞机上的乘客占用的调节容积中。通常，每个乘客都被提供设定和控制隔间的所需温度的能力。例如，客舱可分为多个气候控制区。其中每位乘客都能够设定所需的舒适温度。由于飞机中的客舱变得更安静，由这种通风系统传输和产生的噪声已成为对乘客造成干扰的重要原因。
虽然上述通风系统是足够的，但仍有改进的余地。因此，希望提供一种提供通风系统噪声衰减的通风系统。此外，结合附图和前述技术领域和背景技术，从以下详细描述和所附权利要求中，其他期望的特征和特性将变得显而易见。
发明内容
本文公开了通风系统、飞机和消音器。
在第一非限制性实施例中，一种通风系统包括但不限于：第一空气流源，其配置为产生第一空气流；第二空气流源，其配置为产生第二空气流；消音器；第一调节通风口；以及第二调节通风口。所述消音器包括外壳、分隔件、第一消音器管和第二消音器管。所述分隔件横跨所述外壳的内部尺寸，以限定第一腔和第二腔，其中所述分隔件基本上限制所述外壳中的所述第一腔和所述第二腔之间的所述第一空气流和所述第二空气流的所有质量流。所述第一消音器管具有设置在所述第一腔中的多孔部分，并且与所述第一空气流源可操作地耦合，以接收所述第一空气流。所述第二消音器管具有设置在所述第二腔中的多孔部分，并且与所述第二空气流源可操作地耦合，以接收所述第二空气流。所述第一调节通风口与所述第一消音器管可操作地耦合，以将所述第一空气流引导至调节容积的第一部分。所述第二调节通风口与所述第二消音管可操作地耦合，以将所述第二空气流引导至所述调节容积的第二部分。
在第二非限制性实施例中，一种飞机包括但不限于机身、环境控制系统(ECS)源、第一上游管道、第二上游管道、消音器、第一下游管道、第二下游管道、第一调节通风口和第二调节通风口。所述机身限定具有第一部分和第二部分的调节容积。所述ECS源配置为产生第一空气流和第二空气流。所述第一上游管道与所述ECS源可操作地耦合以接收所述第一空气流。所述第二上游管道与所述ECS源可操作地耦合以接收所述第二空气流。所述消音器包括外壳、分隔件、第一消音器管和第二消音器管。所述分隔件横跨所述外壳的内部尺寸以限定第一腔和第二腔，其中所述分隔件基本上限制所述外壳中的所述第一腔和所述第二腔之间的所有质量流。所述第一消音器管具有输出端口、与所述第一上游管道可操作地耦合的输入端口以及设置在所述第一腔中的多孔部分。所述第二消音器管具有输出端口、与所述第二上游管道可操作地耦合的输入端口以及设置在所述第二腔中的多孔部分。所述第一下游管道与所述第一消音器管的所述输出端口可操作地耦合。所述第二下游管道与所述第二消音器管的所述输出端口可操作地耦合。所述第一调节通风口与所述第一下游管道可操作地耦合，并且设置在所述调节容积的所述第一部分中，用于调节所述调节容积的所述第一部分。所述第二调节通风口与所述第二下游管道可操作地耦合，并且设置在所述调节容积的所述第二部分中，用于调节所述调节容积的所述第二部分。
在第三非限制性实施例中，一种用于通风系统的消音器包括但不限于外壳、分隔件、第一消音器管和第二消音器管。所述分隔件横跨所述外壳的内部尺寸以限定第一腔和第二腔，其中所述分隔件基本上限制所述外壳中的所述第一腔和所述第二腔之间的所有质量流。所述第一消音器管具有设置在所述第一腔中的多孔部分，并且配置为与第一空气流源可操作地耦合以接收第一空气流。所述第二消音器管具有设置在所述第二腔中的多孔部分，并且配置为与第二空气流源可操作地耦合以接收第二空气流。
附图说明
在下文中将结合以下附图描述本发明，其中相同的数字表示相同的元件，并且
图1是示出根据本公开的教导的飞机的立体剖面图；
图2是根据本公开的教导的图1的飞机的通风系统的简化框图；和
图3A是根据本公开的教导的图2的通风系统的双管消音器的立体图，图3B是侧视图，图3C是截面图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论的约束。
本文描述了具有双管消音器的通风系统。该消音器具有单个外壳，该外壳具有分隔件，该分隔件限定外壳的两个室并且防止室之间的质量流。每个室具有输入和输出，以减弱通过分开的室的分开的空气流中的噪声。与传统消音器相比，本文所述的消音器具有有利的重量、空间和部件数特征。通过阅览本申请的附图以及下面的详细描述，可以获得对上述通风系统和消音器的更好理解。
图1是示出飞机100的环境视图。尽管本文包含的讨论的背景是关于公务喷气式飞机，但是应该理解，本公开的教导与所有类型的飞机兼容，包括但不限于私人螺旋桨驱动的飞机、私人喷气式飞机、商用喷气式客机、商用螺旋桨驱动的客机、货机、军用飞机等。此外，尽管本文公开的通风系统被描述为与飞机上的使用兼容，但是应该理解，本通风系统与所有类型的运载工具兼容。例如但不限于，本文公开的通风系统可以在汽车、公共汽车、火车、轮船、航天器和任何其他类型的运输工具上实施。另外，本文公开的通风系统不限于在运载工具上实施，而是还可以与帐篷、房屋、建筑物、体育馆、剧院和其他永久和/或半永久性结构中的使用兼容。
飞机100包括机身102、调节容积104、环境控制系统(Environmental ControlSystem,ECS)源110和通风系统112。机身102限定飞机的外部边界并且至少部分地限定调节容积104。
继续参考图1，图2是示出与ECS源110和调节容积104耦合的通风系统112的简化框图。调节容积104是由ECS源110调节的宜居空间。例如，调节容积104可以是客舱隔间或驾驶舱。在所提供的示例中，调节容积104是具有第一部分106A和第二部分106B的客舱隔间。部分106A-B可以是分开的房间，可以是同一房间内的不同“区域”，或者可以是调节容积104的任何其他划分为由ECS源110分开服务的空间而不脱离本公开的范围。例如，第一部分106A的乘员可以请求空气流，该空气流具有不同于第二部分106B的乘员所请求的空气流的空气温度的空气温度。
ECS源110包括第一空气流源111A和第二空气流源111B。第一空气流源111A配置为产生第一空气流120A，第二空气流源111B配置为产生可具有不同特性的第二空气流120B。例如，ECS源110可包括空调和/或加热器，并且空气流源111A-B可以是分开的风扇和/或阀，用于以相同或不同的流量和温度为第一空气流120A和第二空气流120B提供冷却或加热的空气。
应当理解，可以提供任何气体物质作为第一和第二流而不脱离本公开的范围。如本文所用，术语“空气”是指用于由调节容积104的居住者常规吸入的任何气体或气体混合物。例如，空气流120A-B的空气可具有高于或低于海平面空气的氧浓度或其他分子浓度的氧浓度或其他分子浓度。
通风系统112包括第一上游管道122A、第二上游管道122B、消音器124、第一下游管道126A、第二下游管道126B、第一调节通气口128A和第二调节通气口128B。第一上游管道122A与ECS源110可操作地耦合以接收第一空气流120A，并且第二上游管道120B与ECS源110可操作地耦合以接收第二空气流120B。如本文所用，术语“可操作地耦合”可以是直接物理耦合或者可以是通过中间部件的间接耦合，所述中间部件将至少部分空气流引导至可操作地耦合的部件。
现在参考图3A-C，并继续参考图2，根据本公开的教导以各种视图示出了消音器124。在所提供的示例中，消音器124被隐藏而不能看到并且位于通风系统112的下游端附近。消音器124包括外壳130、第一消音器管132A、第二消音器管132B和分隔件134。外壳130和分隔件134限定第一室或第一腔140A和第二室或第二腔140B。分隔件134横跨外壳130的内部尺寸并且基本上限制外壳130中的第一腔140A和第二腔140B之间的所有质量流。如本文所使用的，基本上限制所有质量流意味着分隔件134被设计成防止腔140A-B之间的质量流，但由于制造公差间隙等可能允许一些偶然的质量流。
在所提供的示例中，外壳130和分隔件134由复合材料形成。在一些实施例中，分隔件134是金属挡板。腔140A-B填充有声学消音或声学吸收材料141，以衰减空气流中的噪声。应当理解，吸收性材料的存在和/或类型可以改变而不脱离本公开的范围。
分隔件134是固体压力边界，其限制腔140A-B之间的横向流。外壳130内的分隔件134的位置被配置为优化调节容积104的第一部分106A处的第一机舱噪声分布和第二部分106B处的第二机舱噪声分布。分隔件134的位置被配置为基于在第一消音器管132A和第二消音器管132B的输入端口150A和150B处的噪声输入优化噪声分布。在所提供的示例中，所述位置在制造时被固定并且在操作期间不改变。
基于ECS源110的特性和通过上游管道122A-B的流特性，知道进入每个腔的噪声。较高的噪声源和较快的空气流需要上游管道的内部的表面积与腔的表面积之间较大的差异。例如，在来自ECS源110的第二空气流120B的速度大于具有类似噪声的第一空气流120A的速度的情况下，第二上游管道122B和第二腔140B之间的表面积的差异可以大于第一上游管道122A和第一腔140A之间的表面积的差异。在所提供的示例中，第一上游管道122A具有2.5英寸的直径，第二上游管道122B具有2.0英寸的直径，噪声输入在100-10,000Hz频率具有大的幅度，并且分隔件134垂直于外壳130的墙定位，以限定容积为361立方英寸的第一腔140A和容积为328立方英寸的第二腔140B。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，任何给定实施方式的尺寸可以改变。
在所提供的示例中，分隔件134基本垂直于外壳130的在分隔件134和外壳130之间的交叉处的壁。在一些实施例中，分隔件134在外壳130内倾斜或偏斜以增加每个腔140A-B内的表面积。
第一消音器管132A具有与第一上游管道122A可操作地耦合的输入端口150A、与第一下游管道126A可操作地耦合的输出端口152A以及设置在第一腔140A中的多孔部分154A。第二消音器管132B具有与第二上游管道122B可操作地耦合的输入端口150B、与第二下游管道126B可操作地耦合的输出端口152B以及设置在第二腔140B中的多孔部分154B。输入端口150A-B将空气流120A-B从上游管道122A-B引导到多孔部分154A-B。输出端口152A-B将空气流120A-B从多孔部分154A-B引导到下游管道126A-B。
多孔部分154A-B在气体流过消音器管132A-B的同时将空气流120A-B的声能暴露于声学消音材料。多孔部分154A-B可以是穿孔金属、多孔编织物，或者具有允许声能在多孔部分154A-B的内部和外部之间通过的任何其他构造。
在所提供的示例中，第一下游管道126A的尺寸与第一上游管道122A的尺寸基本相同，并且第二下游管道126B的尺寸与第二上游管道122B的尺寸基本相同。在一些实施方案中，上游和下游管道具有不同的尺寸。例如，下游管道可以比上游管道大，以在空气流进入调节容积104时减慢空气流。在一些实施例中，下游管道126A-B可以包括将空气流120A-B中的每一个分成分开的空气流的配给歧管，用于在调节容积104的每个部分106A-B中的多个位置处通过多个通气孔配给。
第一调节通气口128A与第一下游管道126A可操作地耦合，并且设置在调节容积104的第一部分106A中，用于调节第一部分106A。第二调节通风口128B与第二下游管道126B可操作地耦合，并且设置在调节容积104的第二部分106B中。在所提供的示例中，调节通风口128A-B是机舱配给通风口。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他类型的通气孔。
尽管已经在本公开的前述详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量变型。还应当理解，示例性实施仅是示例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下，可以对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (20)

1.一种通风系统，包括：
第一空气流源，其配置为产生第一空气流；
第二空气流源，其配置为产生第二空气流；
消音器，其包括：
外壳；
分隔件，其横跨所述外壳的内部尺寸，以限定第一腔和第二腔，其中所述分隔件基本上限制所述外壳中的所述第一腔和所述第二腔之间的所述第一空气流和所述第二空气流的所有质量流；
第一消音器管，其具有设置在所述第一腔中的多孔部分，其中所述第一消音器管与所述第一空气流源可操作地耦合，以接收所述第一空气流；以及
第二消音器管，其具有设置在所述第二腔中的多孔部分，其中所述第二消音器管与所述第二空气流源可操作地耦合，以接收所述第二空气流；
第一调节通风口，其与所述第一消音器管可操作地耦合，以将所述第一空气流引导至调节容积的第一部分；以及
第二调节通风口，其与所述第二消音管可操作地耦合，以将所述第二空气流引导至所述调节容积的第二部分。
2.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述第一空气流源和所述第二空气流源是飞机的环境控制系统ECS源的部件，所述第一调节通风口是所述飞机的第一机舱配给，并且所述第二调节通风口是所述飞机的第二机舱配给。
3.根据权利要求1所述的通风系统，还包括第一上游管道和第二上游管道，其中所述第一上游管道与所述第一空气流源可操作地耦合，以将所述第一空气流引导至所述第一消音器管，并且其中所述第二上游管道可操作地耦合到所述第二空气流源，以将所述第二空气流引导至所述第二消音器管。
4.根据权利要求1所述的通风系统，还包括第一下游管道和第二下游管道，其中所述第一下游管道可操作地耦合在所述第一消音管和所述第一调节通风口之间，并且所述第二下游管道可操作地耦合在所述第二消音管和所述第二调节通风口之间。
5.根据权利要求4所述的通风系统，其中所述第一下游管道的尺寸与第一上游管道的尺寸基本相同，并且所述第二下游管道的尺寸与第二上游管道的尺寸基本相同。
6.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述分隔件在所述外壳内的位置被配置为优化所述调节容积的第一部分处的第一机舱噪声分布和所述调节容积的第二部分处的第二机舱噪声分布。
7.根据权利要求6所述的通风系统，其中所述位置被配置为基于在所述第一消音器管和所述第二消音器管处输入的噪声来优化所述第一机舱噪声分布和所述第二机舱噪声分布。
8.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述外壳和所述分隔件由复合材料形成。
9.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述分隔件是金属挡板。
10.一种飞机，包括：
机身，其限定具有第一部分和第二部分的调节容积；
环境控制系统ECS源，其配置为产生第一空气流和第二空气流；
第一上游管道，其与所述ECS源可操作地耦合，以接收所述第一空气流；
第二上游管道，其与所述ECS源可操作地耦合，以接收所述第二空气流；
消音器，其包括：
外壳；
分隔件，其横跨所述外壳的内部尺寸以限定第一腔和第二腔，其中所述分隔件基本上限制所述外壳中的所述第一腔和所述第二腔之间的所有质量流；
第一消音器管，其具有输出端口、与所述第一上游管道可操作地耦合的输入端口以及设置在所述第一腔中的多孔部分；
第二消音器管，其具有输出端口、与所述第二上游管道可操作地耦合的输入端口以及设置在所述第二腔中的多孔部分；
第一下游管道，其与所述第一消音器管的所述输出端口可操作地耦合；
第二下游管道，其与所述第二消音器管的所述输出端口可操作地耦合；
第一调节通风口，其与所述第一下游管道可操作地耦合，并且设置在所述调节容积的所述第一部分中，用于调节所述调节容积的所述第一部分；以及
第二调节通风口，其与所述第二下游管道可操作地耦合，并且设置在所述调节容积的所述第二部分中，用于调节所述调节容积的所述第二部分。
11.根据权利要求10所述的飞机，其中所述分隔件在所述外壳内的位置被配置为优化所述调节容积的第一部分处的第一机舱噪声分布和所述调节容积的第二部分处的第二机舱噪声分布。
12.根据权利要求11所述的飞机，其中所述分隔件的所述位置被配置为基于在所述第一消音器管和所述第二消音器管的输入端口处输入的噪声进行优化。
13.根据权利要求10所述的飞机，其中所述外壳和所述分隔件由复合材料形成。
14.根据权利要求10所述的飞机，其中所述分隔件是金属挡板。
15.根据权利要求10所述的飞机，其中所述第一下游管道的尺寸与所述第一上游管道的尺寸基本相同，并且所述第二下游管道的尺寸与所述第二上游管道的尺寸基本相同。
16.一种用于通风系统的消音器，所述消音器包括：
外壳；
分隔件，其横跨所述外壳的内部尺寸以限定第一腔和第二腔，其中所述分隔件基本上限制所述外壳中的所述第一腔和所述第二腔之间的所有质量流；
第一消音器管，其具有设置在所述第一腔中的多孔部分，其中所述第一消音器管配置为与第一空气流源可操作地耦合以接收第一空气流；以及
第二消音器管，其具有设置在所述第二腔中的多孔部分，其中所述第二消音器管配置为与第二空气流源可操作地耦合以接收第二空气流。
17.根据权利要求16所述的消音器，其中所述第一消音器管的输入端口的尺寸与所述第一消音器管的输出端口的尺寸基本相同，并且所述第二消音器管的输入端口的尺寸与所述第二消音器管的输出端口的输出端口的尺寸基本相同。
18.根据权利要求16所述的消音器，其中所述分隔件在所述外壳内的位置被配置为优化所述第一消音器管的输出端口处的第一机舱噪声分布和所述第二消音器管的输出端口处的第二机舱噪声分布。
19.根据权利要求18所述的消音器，其中所述位置被配置为基于在所述第一消音器管和所述第二消音器管的输入端口处的噪声输入进行优化。
20.根据权利要求16所述的消音器，其中所述外壳和所述分隔件由复合材料形成。
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