CN111503874B - 消声器以及具有该消声器的新风系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消声器技术领域，具体提供了一种消声器以及具有该消声器的新风系统，旨在解决现有新风系统的风管配置单腔室微穿孔管消声器，消声效果有待进一步改善的问题。为此目的，本发明提供了一种消声器，包括第一管体，第一管体包括沿其轴向依次设置的第一管段、第二管段和第三管段，第二管段的管壁上具有微孔，第二管段的外侧套设有第二管体，第二管体的两端与第二管段的两端之间通过环状结构的板连接，第二管体与第二管段之间沿轴向分布有至少一个隔板以便形成多个腔室，多个腔室中的至少一部分沿第二管体的轴向的尺寸不同。这样，在一定程度上消除了传递损失曲线中波谷区域存在的消声能力薄弱的缺陷，提升了消声器的消声能力。

Description

消声器以及具有该消声器的新风系统

技术领域

本发明涉及消声器技术领域，具体提供了一种消声器以及具有该消声器的新风系统。

背景技术

新风系统包括新风机以及连接室内和室外的风管，借助新风机的动力将室外新鲜空气导入室内，将室内污浊的空气排出至室外，以便对室内进行换气以调节室内空气的质量。不过，在新风系统工作的过程中，空气在风管内流动会产生噪声，对用户的生活和工作产生了不良影响，用户使用体验较差。

为了减少噪音对用户的影响，新风系统的管路中配置有常规的微穿孔管消声器，用以消除空气在风管中流动所产生的噪声。图1是单腔室微穿孔管消声器的结构示意图。如图1所示，单腔室微穿孔管消声器包括第一管体1，第一管体1包括沿其轴向设置的第一管段11、第二管段12和第三管段13，第二管段12的管壁上具有微孔14，第二管段12的外侧套设有第二管体2，第二管体2的两端与第二管段2的两端通过环状板3连接，第二管段12和第二管体2之间形成了扩张腔。第一管体1的左端和右端分别为进气口15和出气口16。需要说明的是，微孔指的是孔径在0.5～1mm的孔。在使用过程中，空气从进气口15进入第一管体1内，依次流经第一管段11、第二管段12和第三管段13，最后从出气口16流出。气流在微穿孔管消声器内流动时，噪声能量逐渐衰减，在一定程度上起到了消除噪声的作用。图2是单腔室微穿孔管消声器的传递损失曲线示意图，如图2所示，单腔室微穿孔管消声器的传递损失曲线中，消声量随着频率的增大呈波浪状起伏。可以看出，传递损失曲线，单腔室微穿孔管消声器对于波峰对应频率的噪声的消声量最大，单腔室微穿孔管消声器对于波谷对应频率的噪声的消声量最小。因此，经过单腔室微穿孔管消声器处理后的空气，其中大部分频率的噪声基本被消除，而另一部分频率的噪声尚未被消除，消声效果有待进一步改善。

相应地，本领域需要一种新的消声器来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有新风系统的风管配置单腔室微穿孔管消声器，消声效果有待进一步改善的问题，本发明一方面提供了一种消声器，所述消声器包括第一管体，所述第一管体包括沿其轴向依次设置的第一管段、第二管段和第三管段，其中，所述第二管段的管壁上具有微孔，且所述第二管段的外侧套设有第二管体，所述第二管体的两端与所述第二管段的两端之间设置有环状结构的板从而将二者连接，其中，所述第二管体与所述第二管段之间沿轴向分布有至少一个与所述环状结构的板相平行的隔板，以便在所述第一管体和所述第二管体之间形成多个腔室，并且所述多个腔室中的至少一部分沿所述第二管体的轴向的尺寸不同。

在上述消声器的优选技术方案中，所述腔室沿所述第二管体的轴向的尺寸不小于该腔室沿所述第二管体的径向的尺寸。

在上述消声器的优选技术方案中，所述第一管体和所述第二管体均为等径管，且所述第一管体与所述第二管体同轴设置。

在上述消声器的优选技术方案中，多个所述腔室的尺寸满足以下公式(1)示出的条件：

c/(4Li)＝c/(4L1)+(i-1)c/(2nL1)，i＝2，3，…，n (1)

公式(1)中，n为所述腔室的数量，c为声速，L1为第1个腔室沿所述第二管体的轴向的尺寸，Li为第i个腔室沿所述第二管体的轴向的尺寸。

在上述消声器的优选技术方案中，多个所述腔室的尺寸还满足以下公式(2)示出的条件：

c/(4L₁)≤f_min (2)

公式(2)中，f_min为目标消声频率范围中的最小频率值。

在上述消声器的优选技术方案中，所述第一管体为截面为圆形的等径管，且多个所述腔室的尺寸还满足以下公式(3)示出的条件：

3c/(4L₁)≤1.85c/D₁ (3)

公式(3)中，D₁为所述第一管体的直径。

在上述消声器的优选技术方案中，所述第二管体为截面为圆形的等径管，且所述第一管体和所述第二管体的尺寸满足以下公式(4)示出的条件：

0.25≤(D₂-D₁)/2D₁≤1.2 (4)

公式(4)中，D₂为所述第二管体的直径。

在上述消声器的优选技术方案中，所述腔室的个数为3至5个。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，消声器包括第一管体，第一管体包括沿其轴向依次设置的第一管段、第二管段和第三管段，第二管段的管壁上具有微孔，且第二管段的外侧套设有第二管体，第二管体的两端与第二管段的两端之间设置有环状结构的板从而将二者连接，第二管体与第二管段之间沿轴向分布有至少一个与环状结构的板相平行的隔板，以便在第一管体和第二管体之间形成多个腔室，多个腔室中的至少一部分沿第二管体的轴向的尺寸不同。通过这样的设置，第一管体和第二管体之间形成多个不同长度的腔室，不同长度的腔室具有不同的传递损失曲线，不同长度腔室的传递损失曲线彼此叠加，在一定程度上消除了传递损失曲线中波谷区域存在的消声能力薄弱的缺陷，提升了消声器的消声能力，改善了消声器的消声效果。

优先地，腔室沿第二管体的轴向的尺寸不小于该腔室沿第二管体的径向的尺寸。也就是说，腔室的长度不小于该腔室的深度。需要说明的是，腔室沿第二管体的径向的尺寸是指腔室在第二管段与第二管体之间沿第二管体的径向的最大尺寸。通过这样的设置，保证了每个腔室的消声量，在很大程度上提高了消声器的消声能力。多个腔室可以设置成相同深度，这样消声器对消声频率范围内各频率噪声的消声量基本一致，既能够满足大部分的消声需求，又方便了消声器的制造。可以理解的是，对于部分消声需求中，噪声中个别频率噪声的音量较大的情况，可以将多个腔室设置成不同的深度，对于音量较大的个别频率噪声对应的腔室，其深度较大，以便提高对该频率噪声的消声量，从而起到更好的消声效果。

此外，本发明另一方面提供了一种新风系统，所述新风系统的风管上设置有上述任一项所述的消声器。需要说明的是，该新风系统具有上述消声器的全部技术效果，在此不再赘述。

在上述新风系统的优选技术方案中，所述新风系统的风管上设置有多个所述消声器，多个所述消声器串联或者并联设置在所述风管上。

多个消声器串联设置，能够对风管中空气流动产生的噪声进行多次消声，从而达到更好的消声效果。多个消声器并联设置，风管中的空气流分成多股分别流经多个消声器，避免了消声器的通道较窄而影响空气流的流动，减小了空气流经消声器所受到的阻力，保证了新风系统的正常工作。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是单腔室微穿孔管消声器的结构示意图；

图2是单腔室微穿孔管消声器的传递损失曲线示意图；

图3是本发明一种实施例的消声器的结构示意图；

图4是本发明一种实施例的消声器与单腔室消声器的消声效果的对比示意图。

附图标记列表:

1、第一管体；11、第一管段；12、第二管段；13、第三管段；14、微孔；15、进气口；16、出气口；2、第二管体；3、环状板；4、隔板；51、第一腔室；52、第二腔室；53、第三腔室。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明的消声器中的腔室的数量为3个，但是本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如本发明的消声器中的腔室的数量可以是4个、5个、6个等。显然，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了解决现有新风系统的风管配置单腔室微穿孔管消声器，消声效果有待进一步改善的问题，本发明提供了一种消声器，消声器包括第一管体，第一管体包括沿其轴向依次设置的第一管段、第二管段和第三管段，第二管段的管壁上具有微孔，且第二管段的外侧套设有第二管体，第二管体的两端与第二管段的两端之间设置有环状结构的板从而将二者连接，第二管体与第二管段之间沿轴向分布有至少一个与环状结构的板相平行的隔板，以便在第一管体和第二管体之间形成多个腔室，多个腔室中的至少一部分沿第二管体的轴向的尺寸不同。通过这样的设置，第一管体和第二管体之间形成多个不同长度的腔室，不同长度的腔室具有不同的传递损失曲线，不同长度腔室的传递损失曲线彼此叠加，在一定程度上消除了传递损失曲线中波谷区域存在的消声能力薄弱的缺陷，提升了消声器的消声能力，改善了消声器的消声效果。

优选地，腔室沿第二管体的轴向的尺寸不小于该腔室沿第二管体的径向的尺寸。也就是说，腔室的长度不小于该腔室的深度。通过这样的设置，保证了每个腔室的消声量，在很大程度上提高了消声器的消声能力。多个腔室的深度可以相同或者不同。多个腔室设置成深度相同，这样消声器对消声频率范围内各频率噪声的消声量基本一致，既能够满足大部分的消声需求，又方便了消声器的制造。对于部分消声需求中，噪声中个别频率噪声的音量较大的情况，可以将多个腔室设置成不同的深度，对于音量较大的个别频率噪声对应的腔室，其深度较大，以便提高对应该频率的腔室的消声量，从而起到更好的消声效果。例如，第一管体为等径圆管，第二管体为阶梯管，阶梯管的不同阶梯段与第二管段之间形成有不同深度的腔室。

优选地，消声器的第一管体和第二管体均为等径管，且第一管体和第二管体同轴设置，从而在第二管段和第二管体之间形成多个环形的腔室。第一管体内的空气流经第二管段时，第二管段和第二管体之间的腔室为环形腔室，气流在第二管段中流过时，与环形腔室内的气体产生均匀的共振，消声效果更加稳定。此外，这样的设置方式，消声器的制造更加简单方便，降低了制造成本。

可以理解的是，第一管体和第二管体均为等径管，第一管体和第二管体同轴设置，第一管体和第二管体的横截面形状相同，如可以均为圆形、矩形、三角形等，或者第一管体和第二管体的横截面形状不同，如第一管体的横截面形状为圆形，第二管体的横截面形状为矩形或三角形等。另外，还可以这样设置，第一管体和第二管体均为等径管，第一管体和第二管体的横截面形状相同，第一管体和第二管体不同轴设置。

优选地，多个腔室的尺寸满足以下公式(1)示出的条件：

c/(4L_i)＝c/(4L_i-1)+c/(2nL₁)，i＝2，3，…，n (1)

公式(1)中，n为腔室的数量，c为声速，L₁为第1个腔室沿第一管体的轴向的尺寸(即长度)，L_i为第i个腔室沿第一管体的轴向的尺寸(即长度)。

需要说明的是，第1个腔体、第2个腔体、…、第n个腔体沿第一管体的轴向可以按照任意的前后位置设置，各个腔体的位置对消声器的消声性能不存在影响。通常，为了方便制造，多个腔室按照其长度从小到大的顺序沿第一管体的轴向依次分布。

设n个腔室的长度从长至短分别为：L₁、L₂…L_n，其传递损失曲线中波峰频率(波峰处对应的噪声频率值)为f＝jc/4L_n(j＝1、3、5…，c为使用环境中的声速，常温常压下c的值为340m/s)。第1个腔体的传递损失曲线中第1个波峰频率为f₁₁＝c/(4L₁)，第1个腔体的传递损失曲线中第2个波峰频率为f₁₂＝3c/(4L₁)，对应的频率差Δf＝f₁₂-f₁₁＝3c/(4L₁)-c/(4L₁)＝c/(2L₁)；使第i个腔体的传递损失曲线中第1个波峰频率f_i1＝f₍₁₁₎+(i-1)Δf/n,即c/(4L_i)＝c/(4L₁)+(i-1)c/(2nL₁)。由于单腔室微穿孔管消声器的传递损失曲线，随着频率的增大，其波峰的值会逐渐衰减，而第一个波峰和第二个波峰的值衰减较小，取前两个波峰频率之间的频率范围，通过合理的限定多个腔体的长度，并使多个腔体的传递损失曲线进行合理的叠加，从而消除波谷部分存在的消声能力较弱的区域，提升了消声器在有效消声频率范围内的整体消声效果。

进一步优选地，多个腔室的尺寸还满足以下公式(2)示出的条件：

c/(4L₁)≤f_min (2)

公式(2)中，f_min为目标消声频率范围中的最小频率值。

通过这样的设置，通过合理设置多个腔体的长度，使消声器的消声频率范围落在多个腔室的传递损失曲线叠加的频率范围中消声量较大的区域，从而保证了对消声频率范围内各个频率噪声的消声量，有效地提升了整体消声效果。

优选地，第一管体为截面为圆形的等径管，多个腔室的尺寸还满足以下公式(3)示出的条件：

3c/(4L₁)≤1.85c/D₁ (3)

公式(3)中，D₁为第一管体的直径。

当消声器的通道截面积(即第一管体的截面积)较大时，高频声波将呈束状直接通过，很少与管道的壁面接触，消声效果降低，该现象称为“高频失效”，消声量明显开始下降的频率成为“上限失效频率”，其经验计算公式为：f_上＝1.85c/D，其中c为声速(m/s),D为通道截面的等效直径(m)。

通过将多个腔室的尺寸设置呈满足公式(3)示出的条件，这样避免了高频段中个别频率噪声的消声量过小的情况出现，保证了消声频率范围内各个频率的消声量。

优选地，第二管体为截面为圆形的等径管，且第一管体和第二管体的尺寸满足以下公式(4)示出的条件：

0.25≤(D₂-D₁)/2D₁≤1.2 (4)

公式(4)中，D₂为第二管体的直径。

通过这样的设置，使多个腔体的深度在一个更为合理的范围内，既保证了所需的消声量，又避免了消声器的尺寸过大而占用较大的空间，降低了消声器的制造成本。

参照图3和图4，图3是本发明一种实施例的消声器的结构示意图，图4是本发明一种实施例的消声器与单腔室消声器的消声效果的对比示意图。如图3所示，消声器包括直径为55mm的第一管体1，第一管体1包括沿其轴向分布的第一管段11、第二管段12和第三管段13，第二管段12的管壁上具有微孔14，第二管段12的外侧套设有直径为145mm的第二管体2，第二管体2的两端与第二管段12的两端通过环状板3连接，第二管体2与第二管段12之间沿轴向分布有2个与环状板3相平行的隔板4，在第一管体1和第二管体2之间形成了3个腔室，分别是第一腔室51、第二腔室52和第三腔室53，第一腔室51、第二腔室52和第三腔室53的长度分别是153mm、91.8mm、65.6mm。如图4所示，图中示出了该消声器的传递损失曲线，同时也示出了与该消声器中的整体尺寸相同而仅未设置隔板4来形成多个腔室的单腔室微穿孔管消声器的传递损失曲线。可以看出，同样尺寸的多腔室消声器在有效消声频率范围内，整体的消声量均较大，消声效果更好。在使用过程中，空气从进气口15进入第一管体1内，依次流经第一管段11、第二管段12和第三管段13，最后从出气口16流出。气流在消声器内流动时，在多个腔室的协作消声作用下，起到了良好的消声作用。

本领域技术人员可以理解的是，在消声器中，第一管体1的第二管段12与第二管体2之间设置2个隔板4，从而在第二管段12与第二管体2之间形成三个腔室仅是一种具体的设置方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如第二管段12与第二管体2之间设置的隔板4的数量可以是1个、3个、4个或者更多个等。优选地，隔板4的数量为2个、3个或者4个，从而形成在第二管段12与第二管体2之间形成3个、4个或者5个腔室。

此外，本发明还提供了一种新风系统，该新风空调器包括上述实施例中任一项所述的消声器。

优选地，新风系统的风管上设置有多个消声器，多个消声器串联或者并联设置在风管上。例如，在一种实施方式中，多个消声器首尾直接连接或者通过连接管间接连接后连接在风管中。在使用过程中，空气依次流经多个消声器，多个消声器对风管中空气流动产生的噪声进行多次消声，从而达到更好的消声效果。在另外一种实施方式中，多个消声器的进气口汇集至一个进气管，多个消声器的出气口汇集至一个出气管，进气管和出气管分别接入风管中。在使用过程中，风管中的空气流从进气管分成多股分别流经多个消声器，经过消声后汇集至出气管。通过这样的设置，避免了消声器的通道较窄而影响空气流的流动，减小了空气流经消声器所受到的阻力，保证了新风系统的正常工作。

通过以上描述可以看出，在本发明的技术方案中，通过在单腔室微穿孔管消声器的第一管体和第二管体之间沿轴向设置至少一个隔板，以便在第一管体和第二管体之间形成多个不同长度的腔室，不同长度的腔室具有不同的传递损失曲线，不同长度腔室的传递损失曲线彼此叠加，在一定程度上消除了传递损失曲线中波谷区域存在的消声能力薄弱的缺陷，提升了消声器的消声能力，改善了消声器的消声效果。腔室设置成长度不小于腔室的深度，保证了每个腔室的消声量，在很大程度上提高了消声器的消声能力。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种消声器，其特征在于，所述消声器包括第一管体，所述第一管体包括沿其轴向依次设置的第一管段、第二管段和第三管段，

其中，所述第二管段的管壁上具有微孔，且所述第二管段的外侧套设有第二管体，所述第二管体的两端与所述第二管段的两端之间设置有环状结构的板从而将二者连接，

其中，所述第二管体与所述第二管段之间沿轴向分布有至少一个与所述环状结构的板相平行的隔板，以便在所述第一管体和所述第二管体之间形成多个腔室，并且

所述多个腔室中的至少一部分沿所述第二管体的轴向的尺寸不同；

所述腔室沿所述第二管体的轴向的尺寸不小于该腔室沿所述第二管体的径向的尺寸；

多个所述腔室的尺寸满足以下公式(1)示出的条件：

c/(4L_i)＝c/(4L₁)+(i-1)c/(2nL₁)， i＝2，3，…，n (1)

公式(1)中，n为所述腔室的数量，c为声速，L₁为第1个腔室沿所述第二管体的轴向的尺寸，L_i为第i个腔室沿所述第二管体的轴向的尺寸。

2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述第一管体和所述第二管体均为等径管，且所述第一管体与所述第二管体同轴设置。

3.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，多个所述腔室的尺寸还满足以下公式(2)示出的条件：

c/(4L₁)≤f_min (2)

公式(2)中，f_min为目标消声频率范围中的最小频率值。

4.根据权利要求3所述的消声器，其特征在于，所述第一管体为截面为圆形的等径管，且多个所述腔室的尺寸还满足以下公式(3)示出的条件：

3c/(4L₁)≤1.85c/D₁ (3)公式(3)中，D₁为所述第一管体的直径。

5.根据权利要求4所述的消声器，其特征在于，所述第二管体为截面为圆形的等径管，且所述第一管体和所述第二管体的尺寸满足以下公式(4)示出的条件：

0.25≤(D₂-D₁)/2D₁≤1.2 (4)公式(4)中，D₂为所述第二管体的直径。

6.根据权利要求5所述的消声器，其特征在于，所述腔室的个数为3至5个。

7.一种新风系统，其特征在于，所述新风系统的风管上设置有权利要求1至6中任一项所述的消声器。

8.根据权利要求7所述的新风系统，其特征在于，所述新风系统的风管上设置有多个所述消声器，多个所述消声器串联或者并联设置在所述风管上。

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