CN110428800A - 一种预绝热阻抗复合式消声器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预绝热阻抗复合式消声器，特点是外壳体的两端设置有锥管，锥管的端部设置有连接法兰；外壳体内部设置有外吸声层、内吸声层，外吸声层与内吸声层中均设置有吸声材料；外吸声层与外壳体之间设置有吸声壁，外吸声层与内吸声层之间设置有外穿孔板；内吸声层的内表面设置有内穿孔板；外壳体与内穿孔板之间设置有外分隔板，外穿孔板与内穿孔板之间设置有内分隔板；内穿孔板的内侧设置有防护层，防护层与锥管、连接法兰形成吸声通道，吸声通道内部设置有中间吸声层。优点是结构紧凑、重量轻、阻力损失小，宽频消声效果好、使用安全可靠、安装便利；适用范围广，具有一定的经济效益和社会效应。
Description
技术领域
本发明涉及消声器的领域，尤其涉及一种预绝热阻抗复合式消声器。
背景技术
消声器是舰船航海、核电、医疗、净化、公共会所等消声系统的基本配套设施。目前国内定型的几种消声器，设计、制造能力尚处于过去的六七十年代水平，不能满足现代消声降噪的实际需求。其中复合式消声器应用最为广泛，其形式众多，结构各异，如何设计复合式消声器的结构，使消声器在有限空间体积下有着更大的宽频消声能力，达到阻力损失小，重量轻、使用安全可靠、也是目前消声领域研究的重点。
传统的阻抗复合式消声器中，低频及总体降噪效果差，通过增加空腔深度提高中、低频的消声效果，因此消声器的空间体积庞大，且高频消声效果不能得到有效改善；高频消声效果得到提高时，又无法确保中低频效果；不能在提高总体消声效果的同时，兼顾好中、低频的消声效果，也就是宽频消声效果不佳；通过增大吸声层厚度、或提高膨涨比M值（M-膨胀室，即空腔截面积与气流通道截面积之比）的方法解决中、低频的消声效果不佳的问题，则需要较大的截面尺寸，当吸声材料厚度≤100mm时，中、低频效果十分不明显；使用环境适应性差，适用范围小。
发明内容
本发明目的是提供一种预绝热阻抗复合式消声器，结构紧凑、重量轻、阻力损失小、宽频消声效果好，使用安全可靠、安装便利；广泛适用于绝热、防火、防腐、防潮及盐雾等多种环境；解决了以上技术问题。
为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种预绝热阻抗复合式消声器，包括外壳体，其特征在于：所述的外壳体的两端设置有锥管，锥管的端部设置有连接法兰；所述的外壳体内部设置有外吸声层、内吸声层，外吸声层与内吸声层中均设置有吸声材料；外吸声层与外壳体之间设置有吸声壁，达到预绝热效果；外吸声层与内吸声层之间设置有外穿孔板；内吸声层的内表面设置有内穿孔板；所述的外壳体与内穿孔板之间设置有外分隔板，外穿孔板与内穿孔板之间设置有内分隔板；所述的内穿孔板的内侧设置有防护层，防护层与锥管、连接法兰形成吸声通道，吸声通道内部设置有中间吸声层。
优选的：所述的外分隔板设置在外壳体的1/3长度的位置，将外吸声层与内吸声层分别分隔为两个腔室；内分隔板分别设置在分隔后的内吸声层的1/4长度及1/2长度的位置，将内吸声层分隔成六个腔室。
优选的：所述的外吸声层的两个腔室的吸声材料的密度为16-24 kg/m³；内吸声层的六个腔室填充有两种密度的吸声材料，其中第一腔室、第三腔室、第四腔室、第六腔室的吸声材料的密度为32-40kg/m³，第二腔室、第五腔室的吸声材料的密度为16-24 kg/m³。
优选的：所述的内吸声层与外吸声层内的吸声材料均采用离心玻璃棉毡。
优选的：所述的内穿孔板的穿孔率为25%，外穿孔板的穿孔率为30%。
优选的：所述的吸声壁厚度设置为H，吸声壁的内表面均匀分布有若干个小孔，形成共振消声体，消声体的深度设置为2/3H；所述的消声体设置为方形、圆形、三角形、波浪形中的任意一种；纵向相邻的消声体之间设置有通槽。
优选的：所述的吸声壁的材料采用三聚氰胺、聚硫橡胶或丁基橡胶，具有较好的隔热保温作用。
优选的：所述的防护层的材料采用硅酸铝吸声布。
优选的：所述的外壳体的截面设置为圆形或矩形。
本发明的有益效果；一种预绝热阻抗复合式消声器，与传统结构相比：采用内穿孔板、外穿孔板将吸声层分为内吸声层和外吸声层，采用外分隔板、内分隔板将内吸声层和外吸声层分隔成若干个腔室，在各个腔室中填充不同密度的吸声材料，可增加板孔中因声波作用引起的空气振动，扩大共振频率的吸声频率范围，共振吸声系数显著提高，增大了吸声系数，提高了总体消声水平，而且低频消声效果提高更加显著；该消声器除了内、外吸声层，还有吸声壁及防护层；吸声壁设置在内、外吸声层的外部，起到了预绝热作用；不但可缩小空腔的深度，使结构尺寸趋小，而更加紧凑；同时也扩大了吸声频率范围，在低于500HZ的低频部分及中高频处，消除了抗性消声器的传递损失的通过频率，提高了传递损失曲线的幅度，尤其对于中高频性能影响明显，几乎在整个频带要优于阻性消声器；尤其在500-1500HZ之间的消声性能大大优于消声层的空腔内无吸声材料的消声性，拓宽了消声频带。本发明结构紧凑、重量轻、阻力损失小，宽频消声效果好、使用安全可靠、安装便利；同时适应绝热、防火、防腐、防潮及盐雾等环境条件下使用，应用更加广泛；具有一定的经济效益和社会效应。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明为圆形的A-A剖视图；
图3为本发明为矩形的A-A剖视图；
图4为本发明的吸声层腔室分隔示意图；
图5为本发明的吸声材料填充结构示意图；
图6为本发明吸声壁结构示意图；
图7为本发明图6的俯视图；
在图中：1.锥管；2.外壳体；3.吸声壁；4.外吸声层；5.外分隔板；6.内吸声层；6-1.第一腔室；6-2.第二腔室；6-3.第三腔室；6-4.第四腔室；6-5.第五腔室；6-6.第六腔室；7.外穿孔板；8.内穿孔板；9.防护层；10.内分隔板；11.中间吸声层；12.连接法兰；13.吸声通道；14.消声体 。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；
在附图中：一种预绝热阻抗复合式消声器，包括外壳体2，所述的外壳体2的两端设置有锥管1，锥管1的端部设置有连接法兰12；所述的外壳体2内部设置有外吸声层4、内吸声层6，外吸声层4与内吸声层6中均设置有吸声材料；外吸声层4与外壳体2之间设置有吸声壁3，外吸声层4与内吸声层6之间设置有外穿孔板7；内吸声层6的内表面设置有内穿孔板8；所述的外壳体2与内穿孔板8之间设置有外分隔板5，外穿孔板7与内穿孔板8之间设置有内分隔板10；所述的内穿孔板8的内侧设置有防护层9，防护层9与锥管1、连接法兰12形成吸声通道13，吸声通道13内部设置有中间吸声层11。
所述的外分隔板5设置在外壳体2的1/3长度的位置，将外吸声层4与内吸声层6分别分隔为两个腔室；内分隔板10分别设置在分隔后的内吸声层6的1/4长度及1/2长度的位置，将内吸声层6分隔成六个腔室。所述的外吸声层4的两个腔室的吸声材料的密度为16-24kg/m³；内吸声层6的六个腔室填充有两种密度的吸声材料，其中第一腔室6-1、第三腔室6-3、第四腔室6-4、第六腔室6-6的吸声材料的密度为32-40kg/m³，第二腔室6-2、第五腔室6-5的吸声材料的密度为16-24 kg/m³。所述的内吸声层6与外吸声层4内的吸声材料均采用离心玻璃棉毡；所述的内穿孔板8的穿孔率为25%，外穿孔板7的穿孔率为30%；所述的吸声壁3厚度设置为H，吸声壁3的内表面均匀分布有若干个小孔，形成共振消声体14，消声体14的厚度设置为2/3H；所述的消声体14设置为方形、圆形、三角形、波浪形中的任意一种，纵向相邻的消声体14之间设置有通槽，通槽的宽度为消声体宽度的1/4；所述的吸声壁3的材料采用三聚氰胺或聚硫橡胶或丁基橡胶；所述的防护层9的材料采用硅酸铝吸声布；所述的外壳体2的截面设置为圆形或矩形。
本发明的具体实施：实施例1
消声器的有效长度L设置为1000mm,即外壳体的长度L为1000mm,对内吸声层、外吸声层同时按1/3、2/3的比例进行分隔，长度分别为L1,L2,L1=2/3L,L2=1/3L,再对分隔后的内吸声层分别以1/2、1/4的比例分隔成六份不同的长度；长度分别为L3,L4,L5,L6,L7,L8;L3=1/2L1,L4=1/4L1,L5=1/4L1;L6=1/2L2,L7=1/4L2,L8=1/4L2;通过对内、外层消声结构的分隔，使通过频率相互错开，可得到较宽的消声频率特性。防止声波直接通过透射，可截止不同波长的频率，可分别消除1/2波长的奇数倍和偶数倍的全部通过频率。从而得到没有通过频率的消声特性曲线，大大提高了有效消声频帯，同时增加了消声器的整体刚度。此结构比仅有的双层阻性消声器具有更好的中、低频消声效果及总体消声效果。
由于穿孔结构会限制吸声材料的中高频性能，通过加大外层穿孔率可减小这种影响，使总体消声指标得到保障。穿孔率的增加对低频影响很小，对中高频传递损失曲线产生偏移，高穿孔率会使传递损失的峰值及共振频率同时增加。本消声器内层穿孔率为25％，外层穿孔率为30％。
外吸声层的两个腔室的吸声材料的密度为16-24 kg/m³；内吸声层的六个腔室填充有两种密度的吸声材料，其中第一腔室、第三腔室、第四腔室、第六腔室的吸声材料的密度为32-40kg/m³，第二腔室、第五腔室的吸声材料的密度为16-24 kg/m³。提高消声器部分频段的消声性能，不但提高总体消声效果，而且拓宽消声器的消声频带，同时内层吸声材料的密度大于外层的密度，总体消声效果更高。传递损失随着流阻（吸声材料的密度）的增大，共振峰趋于平坦，通过频率逐渐消失；流阻的增加，大大提高消声器中高频性能。
消声壁采用超轻质、耐火、隔热的三聚氰胺吸声材料，因其材料由高度的三维网状交联结构体系组成，具有较好的热稳定性和耐老化性，可长期在-180～180℃温度下使用，无毒、无味、卫生、环保、同时它的热导系数（绝热比）很小，具有很好的隔热、保温作用，因此它又是一种良好的绝热材料。这种吸声壁材料因其轻质，富有一定的弹性，还起到吸收振动的作用；吸收振动的过程，是能量消耗的过程，也是吸声过程。该吸声壁的厚度为9-18mm，由于其表面密度大，能隔离内部噪声向外辐射，相当于包裹了一层棉被，声音明显减弱，同时也抑制了内部噪声向外辐射；大大提高了总体消声效果。
吸声壁表面的吸声孔是为提高消声器的低频消声量而添加的抗性单元，吸声孔的深度为6-12mm。一种简单的提高消声器低频的方法是将空气夹层置于吸声材料与刚性壁面之间，吸声材料背面的空气夹层相当于共振吸声结构，使通过的声波波形发生变化，将声能转化为热能消耗掉，从而使折射回去的声波能量大为降低，达到急剧减少声波通过的部份频率，可以明显改善吸声材料的低频吸声特性。这种吸声壁的结构可以充分利用消声器的空间，使气流与吸声材料的接触面积增大，有效提高消声器的中高频消声量；吸声壁的厚度过厚则会减小内部结构设计空间，不能充分发挥消声器的性能。
该消声器通过两端的连接锥管，连接至加大的内部吸声通道；如果内部通道截面发生变化，在内部通道通过铆接安装厚度的中间吸声片进行隔离，分隔成更有利于提高消声量的狭窄通道截面；由于阻抗复合消声器内部增加了诸多抗性元素，势必会增大消声器的阻力损失和产生再生（二次）气流噪声；因气流改变了消声器内部的衰减规律，由于气流的存在，会引起声波传播状况改变。此时采用改变通道截面的方法，适当加大气流通道面积，能有效降低风速，稳定内部气流，降低阻力损失，有效避免气流噪声的产生。因通道面积的增加，也就是相应地增加了吸声面积，对提高总体消声效果起到了积极主要的作用；应用一个消声器，应使通道截面与风速相适应，才能获得最好的消声效果。
防护层采用最高可耐1260℃高温的硅酸铝吸声布，其网状结构具有隔热、吸声作用；其适应环境、适应场合更广；有效防止风速过大时对内部吸声材料的吹蚀；防止安全失效（火灾事故）时对内部结构的损害。
在有限的空间条件下，该消声器的总体消声量≥40dB，同时兼顾中、低频消声效果；在500HZ下消声量达到30dB，在1000HZ下消声量达到40dB。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种预绝热阻抗复合式消声器，包括外壳体（2），其特征在于：所述的外壳体（2）的两端设置有锥管（1），锥管（1）的端部设置有连接法兰（12）；所述的外壳体（2）内部设置有外吸声层（4）、内吸声层（6），外吸声层（4）与内吸声层（6）中均设置有吸声材料；外吸声层（4）与外壳体（2）之间设置有吸声壁（3），外吸声层（4）与内吸声层（6）之间设置有外穿孔板（7）；内吸声层（6）的内表面设置有内穿孔板（8）；所述的外壳体（2）与内穿孔板（8）之间设置有外分隔板（5），外穿孔板（7）与内穿孔板（8）之间设置有内分隔板（10）；所述的内穿孔板（8）的内侧设置有防护层（9），防护层（9）与锥管（1）、连接法兰（12）形成吸声通道（13），吸声通道（13）内部设置有中间吸声层（11）。
2.根据权利要求1所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的外分隔板（5）设置在外壳体（2）的1/3长度的位置，将外吸声层（4）与内吸声层（6）分别分隔为两个腔室；内分隔板（10）分别设置在分隔后的内吸声层（6）的1/4长度及1/2长度的位置，将内吸声层（6）分隔成六个腔室。
3.根据权利要求2所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的外吸声层（4）的两个腔室的吸声材料的密度为16-24 kg/m³；内吸声层（6）的六个腔室填充有两种密度的吸声材料，其中第一腔室（6-1）、第三腔室（6-3）、第四腔室（6-4）、第六腔室（6-6）的吸声材料的密度为32-40kg/m³，第二腔室（6-2）、第五腔室（6-5）的吸声材料的密度为16-24kg/m³。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的内吸声层（6）与外吸声层（4）内的吸声材料均采用离心玻璃棉毡。
5.根据权利要求1所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的内穿孔板（8）的穿孔率为25%，外穿孔板（7）的穿孔率为30%。
6.根据权利要求1所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的吸声壁（3）厚度设置为H，吸声壁（3）的内表面均匀分布有若干个小孔，形成共振消声体（14）；消声体（14）的深度设置为2/3H；所述的消声体（14）设置为方形、圆形、三角形、波浪形中的任意一种，纵向相邻两个消声体之间设置有通槽。
7.根据权利要求6所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的吸声壁（3）的材料采用三聚氰胺、聚硫橡胶或丁基橡胶。
8.根据权利要求1所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的防护层（9）的材料采用硅酸铝吸声布。
9.根据权利要求1所述的一种预绝热阻抗复合式消声器，其特征在于：所述的外壳体（2）的截面设置为圆形或矩形。
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