CN110701418A - 一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器 - Google Patents

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白坤雪
张海鹰
白超
孔亮
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Abstract

本发明提出一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，包括衰减腔和穿孔管；穿孔管处于脉动衰减器的轴向中心位置，主体结构采用两段圆管式微穿孔管结构，两段结构之间具有带中心轴向通孔的挡板；穿孔管主体结构的穿孔率为10％～20％；衰减腔同轴套在穿孔管主体结构外部，其内壁面硫化有弹性橡胶层。本发明具有结构尺寸紧凑、压力损失小及压力脉动衰减效果优的特点，适合对尺寸空间及脉动衰减效果有极高限制要求的液压领域。

Description

一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器
技术领域
本发明涉及衰减器技术领域，具体为一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器。
背景技术
常规的压力脉动衰减器有阻性衰减器及抗性衰减器两种，阻性衰减器是一种能量吸收衰减器，通过在流体通过的途径上固定多孔性吸声材料，利用多孔吸声材料的摩擦和阻尼作用将压力脉动能量转化为热能，达到衰减压力脉动的目的。阻性衰减器适合于消除中、高频率的压力脉动，消声频带范围较宽，但对低频压力脉动衰减效果较差。抗性衰减器则利用脉动的反射和干涉效应，通过改变压力脉动的传播特性，阻碍压力脉动向外传播，主要用于消除低、中频率的窄带压力脉动，对宽带高频压力脉动则效果较差。
目前在相关文献中也公开了一些将阻性衰减器及抗性衰减器相结合的设计，但这些设计往往都以牺牲体积为代价，得到衰减器体积均较大，难以应用一些特殊的，如水中热动力航行器等对体积尺寸有严格要求的领域。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，结合了阻性衰减器及抗性衰减器的优点，具有结构尺寸紧凑、压力损失小及压力脉动衰减效果优的特点，在高、中、低频范围内皆有较好的脉动衰减效果，解决了常规压力脉动衰减器结构尺寸大、压力损失大、衰减频带窄、衰减效果差的问题。
本发明的技术方案为：
所述一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，其特征在于：包括衰减腔和穿孔管；
所述穿孔管处于脉动衰减器的轴向中心位置，两端具有流体出入口接头，穿孔管中主体结构采用两段圆管式微穿孔管结构，两段结构之间具有带中心轴向通孔的挡板；穿孔管主体结构的穿孔率为10％～20％；穿孔管接近两端的外壁面上还具有密封结构，用于与衰减腔同轴密封固定；
所述衰减腔同轴套在穿孔管主体结构外部，且衰减腔两端与穿孔管外壁面密封结构密封配合，并通过挡圈和轴肩定位实现衰减腔与穿孔管轴向定位；所述衰减腔内壁面硫化有弹性橡胶层。
进一步的优选方案，所述一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，其特征在于：衰减腔内径为穿孔管外径的1.5～2.5倍。
进一步的优选方案，所述一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，其特征在于：穿孔管主体结构采用厚度为1.5mm、直径为18mm的圆柱形长管，管壁面上排列孔径为3mm的小孔。
有益效果
本发明采用同轴密封装配的阻性衰减腔和抗性穿孔管实现阻抗一体的复合式结构设计，其中衰减腔内硫化有薄层橡胶弹性壁作为吸能材料，压力脉动与吸能材料发生碰撞摩擦，由于粘滞力和摩擦阻力的影响，使一部分压力脉动转化为热能而散失掉，起到衰减压力脉动的效果，而穿孔管开设穿孔率为10％～20％的微穿孔，通过压力脉动在穿孔管内的多次反射和干涉，改变压力脉动的传播特性，阻碍压力脉动向外传播，起到衰减压力脉动效果。
本发明的复合式结构设计能够有效压缩脉动衰减器的轴向尺寸，在有限的轴向尺寸内，通过径向布置衰减腔和穿孔管实现衰减压力脉动效果，适合于对长度尺寸有严格要求的领域。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：脉动衰减器总体示意图；
图2：穿孔管结构图；
其中：1、挡圈；2、衰减腔；3、穿孔管；4、O形密封圈。
具体实施方式
压力脉动衰减器包括阻性衰减器和抗性衰减器，阻性衰减器是利用弹性材料来衰减压力脉动的，把阻性材料固定在流体通道内壁或按一定的方式在管道中排列起来，形成弹性壁，当压力脉动进入到衰减器中，阻性材料将使一部分脉动压力转化为热能散掉，这样就达到了衰减压力脉动的目的，在中高频率范围内具有较好的衰减效果。抗性衰减器并不直接吸收声能，而是利用利用管道内压力脉动特性突变的界面，把部分脉动能量向脉动源反射回去，适用于消除中低频噪声。这两种压力脉动衰减器各有优点，但都难以在高、中、低频范围内均具有较好的压力脉动衰减效果。
本实施例中将阻性衰减器和抗性衰减器的优势相结合，提出了一种压力脉动衰减器，主要由同轴安装的衰减腔和穿孔管组成。
所述穿孔管贯穿于脉动衰减器的轴向中心位置，两端具有流体出入口接头，穿孔管中主体结构采用两段圆管式微穿孔管结构，两段结构之间具有带中心轴向通孔的挡板；综合脉动衰减器在不同频段下的衰减效果，穿孔管的穿孔率为10％～20％；穿孔管接近两端的外壁面上还具有密封槽，密封槽内布置有O形密封圈，用于与衰减腔同轴密封固定。穿孔管通过压力脉动在穿孔管内的多次反射和干涉，改变压力脉动的传播特性，阻碍压力脉动向外传播，起到衰减压力脉动效果。
所述衰减腔同轴套在穿孔管主体结构外部，且衰减腔两端与穿孔管外壁面密封结构密封配合，并通过挡圈和轴肩定位实现衰减腔与穿孔管轴向定位；所述衰减腔内壁面硫化有弹性橡胶层作为吸能材料，形成弹性壁。压力脉动与吸能材料发生碰撞摩擦，由于粘滞力和摩擦阻力的影响，使一部分压力脉动转化为热能而散失掉，起到衰减压力脉动的效果。
穿孔率是影响穿孔管衰减压力脉动效果的重要因素之一，穿孔率是指在穿孔面积内，穿孔孔眼的总面积占整个穿孔面积的百分数。
横流穿孔管消声器的穿孔率直接影响着气流和声波传播通道的大小。当穿孔率很小时，横流穿孔管内的压力波动要经过多次反射和干涉才能通过穿孔传出，传出的声能衰减很大。一般来说，在穿孔孔径一定时，穿孔率越小，消声效果越好，但过低的穿孔率会导致过高的压力损失，还可能导致穿孔处流体流速过高而产生严重的再生噪声，会使实际降噪效果变差。如果穿孔率过大，则流体直接从出口流出，则横流穿孔结构无衰减压力脉动意义。本结构中，采用中间具有带中心轴向通孔挡板的两段圆管式微穿孔管结构，能够在保证穿孔处相同流体流速的条件下，选择相对大一些的穿孔率，这样在穿孔孔眼的总面积不变的情况下，整个穿孔面积(穿孔管主体结构面积)可以减小，这样可以在保证衰减压力脉动效果的同时进一步减小脉动衰减器长度方向尺寸。本实施例中穿孔管主体结构采用厚度为1.5mm、直径为18mm的圆柱形长管，管壁面上排列孔径为3mm的小孔。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，其特征在于：包括衰减腔和穿孔管；
所述穿孔管处于脉动衰减器的轴向中心位置，两端具有流体出入口接头，穿孔管中主体结构采用两段圆管式微穿孔管结构，两段结构之间具有带中心轴向通孔的挡板；穿孔管主体结构的穿孔率为10％～20％；穿孔管接近两端的外壁面上还具有密封结构，用于与衰减腔同轴密封固定；
所述衰减腔同轴套在穿孔管主体结构外部，且衰减腔两端与穿孔管外壁面密封结构密封配合，并通过挡圈和轴肩定位实现衰减腔与穿孔管轴向定位；所述衰减腔内壁面硫化有弹性橡胶层。
2.根据权利要求1所述一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，其特征在于：衰减腔内径为穿孔管外径的1.5～2.5倍。
3.根据权利要求1所述一种用于具有长度方向约束的阻抗复合式压力脉动衰减器，其特征在于：穿孔管主体结构采用厚度为1.5mm、直径为18mm的圆柱形长管，管壁面上排列孔径为3mm的小孔。
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