CN111928049A - 一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，属于消声装置技术领域。本发明的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，包括管道以及内侧具有阶梯型壁的壳体，所述壳体套设于所述管道外，所述壳体的两端与管道密封相连，以使所述壳体与管道之间形成封闭的阶梯型腔体；且位于所述壳体的内侧位置的管道上设有开口，以使所述管道的内腔与阶梯型腔体通过开口相连通。采用本发明时，能够实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的有效抑制，还能够降低单一方向尺寸要求，具有灵活的布置形式；针对旋转机械等的连续阶次谐频噪声，可以以同等的附加体积取得更好的降噪效果，更好的满足工程中对附加体积的限制性要求。

Description

一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构
技术领域
本发明涉及一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，属于消声装置技术领域。
背景技术
管路系统在大型建筑、大型军民用装备等场合有着广泛应用，甚至民用飞机的发动机涵道也可认为是一种特殊的管路。
在管路系统噪声中，包括风机等在内的旋转机械通常是其主要噪声源之一，而旋转机械噪声通常由谐频成分与宽频成分构成，其中，前几阶谐频成分通常居于主导地位(频率关系为fn＝n×f；n＝1，2，3……)，是降噪的重点。针对管道内噪声传递抑制问题，消声器是主要手段。
常见消声器通常可分为阻性、抗性、阻抗复合式等，对中低频段的谐频噪声而言，共振式抗性消声器或复合式消声器是一个重要途径，其应用中面临的关键问题是工程应中对总附加体积的限制与多频、高效降噪效果的矛盾。
以传统亥姆霍兹消声结构(亥姆霍兹式)为例，其主要是实现单频抑制作用，虽然可以通过安装多个消声器实现多频抑制，但需要更大附加体积，或者就要牺牲单频降噪性能；而对于传统内插管式消声结构(扩张式)，通过双侧内插管合理设计，可以实现两阶连续抑制，但其作用频率与声腔长度密切相关，灵活性不够；而对于传统管式消声器(单管式)，虽然可以实现多频高效抑制，但对应于其共振消声模式所抑制的谐频噪声阶次是2n+1(n＝0,1,2……)阶，即难以实现连续阶次的谐频噪声抑制。
本发明设计了一种消声声腔呈阶梯型分布的阶梯型消声结构，一方面可以实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的高效抑制，另一方面降低单一方向尺寸要求，具有灵活的布置形式。针对旋转机械等的连续阶次谐频噪声，可以以同等的附加体积取得更好的降噪效果，更好的满足工程中对附加体积的限制性要求。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，采用本发明的阶梯型消声结构，能够实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的有效抑制。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，包括管道以及内侧具有阶梯型壁的壳体，所述壳体套设于所述管道外，所述壳体的两端与所述管道密封相连，以使所述壳体与所述管道之间形成封闭的阶梯型腔体；且位于所述壳体的内侧位置的所述管道上设有开口，以使所述管道的内腔与所述阶梯型腔体通过所述开口相连通。
本发明的阶梯型消声结构，壳体的内侧具有阶梯型壁，使得壳体套设于所述管道外时，壳体与管道之间将形成阶梯型腔体，再通过壳体的两端与管道密封相连，使得阶梯型腔体呈封闭状态(该封闭状态指的是阶梯型腔体不与壳体外侧环境相连通)；在壳体的内侧位置的管道上设有开口，使得管道的内腔与阶梯型腔体之间通过开口相连通，用以实现噪声在管道内传播时，激发出阶梯型腔体内的共振模式与噪声响应，并使阶梯腔体内的介质运动反作用于管道内的介质运动与噪声传递。阶梯型腔体具有阶梯型特征，阶梯型腔体的阶梯型延伸的方向上，将形成多个声反射面，能够实现连续多阶谐频噪声抑制的目的。采用本发明的阶梯型消声结构时，在工作过程中，受管道内传播噪声的激励作用，阶梯型腔体内的共振模式以及对管道内噪声的反作用将被激发；得益于阶梯型腔体的设计，可以实现第二阶的共振模式所对应的第二阶共振频率为第一阶的共振模式所对应第一阶共振频率的二倍关系，甚至可以进一步实现第三阶共振频率为第一阶共振频率的三倍关系。即，采用本发明的阶梯型消声结构，能够实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的有效抑制；同时，采用本发明的阶梯型消声结构，还能够降低单一方向尺寸要求，具有灵活的布置形式；针对旋转机械等的连续阶次谐频噪声，可以以同等的附加体积取得更好的降噪效果，更好的满足工程中对附加体积的限制性要求。
优选的，所述阶梯型腔体至少由3个腔室构成。对于连续两阶谐频噪声抑制而言，阶梯型腔体由3个腔室构成足矣。对于连续三阶及以上谐频噪声抑制而言，阶梯型腔体由更多个腔室构成。阶梯型腔体的相邻的腔室之间相互连通并具有阶梯型的特征，通过调整设计好各个腔室的阶梯型差异性，可使得形成的第n(n＝2,3……)阶共振频率为第一阶共振频率的对应倍数关系的共振模式。
可供选择的，所述开口处设置有采用吸声材料制成的吸声层，或/和，所述阶梯型腔体的腔壁上设置有采用吸声材料制成的吸声层。比如吸声层采用吸音棉制成。采用在开口处设置吸声层的设计时，该开口即为阶梯型腔体的入口，能够增加共振吸声作用频段的宽度(即增加噪声抑制频段的宽度)，但会导致共振消声作用的峰值降低(即牺牲了噪声抑制频段的峰值)，经过综合考量，开口处合理设置吸声层的设计的利大于弊，是优选的设计。采用阶梯型腔体的腔壁上设置有吸声层的设计时，能够使噪声的声波波速减小，并且减小幅度总体上随噪声的频率增加而增加，从而成为阶梯型腔体的共振频率调控的附加手段，同样也能使共振吸声作用频段宽度增加，总体上提高了噪声的抑制效果。
本发明的阶梯型消声结构的阶梯型腔体可以是单腔体，也可以是双腔体(2个腔体相互独立)，还可以是更多的腔体(腔体之间相互独立)。本发明的阶梯型消声结构的阶梯型腔体的延伸方向可以是沿管道的轴向或周向；阶梯型腔体的阶梯型变化方向也可以是沿管道的轴向或周向；只要能够形成具有阶梯型特征的阶梯型腔体都是可行的。本发明具体的设计了3种类型的阶梯型消声结构，如下所述。
第一种类型的阶梯型消声结构，所述阶梯型腔体沿所述管道的轴向延伸，且所述阶梯型腔体的尺寸沿所述管道的轴向发生阶梯型变化。
可供选择的，所述壳体包括呈阶梯型的外壳，所述外壳的两端与所述管道密封相连，形成呈单腔体的所述阶梯型腔体。明显的，阶梯型腔体沿管的轴向延伸，外壳的阶梯型特征是沿管道的轴向发生变化的。
可供选择的，所述壳体包括外壳和位于所述外壳内的呈阶梯型的内壳，所述外壳的两端与所述管道密封相连，所述内壳的一端与所述外壳密封相连、另一端与所述管道留有间隙，形成呈单腔体的所述阶梯型腔体。明显的，阶梯型腔体沿管道的轴向延伸，内壳的阶梯型特征是沿管道的轴向发生变化的。
进一步的，所述开口为沿所述管道的周向延伸的环形开口，并将所述管道隔断开。此时，管道为2根相互独立的管子。当然，开口不将管道隔断开也是可以。
进一步的，沿所述管道的轴向，所述壳体与所述管道之间密封连接有多个平直型隔板，将所述阶梯型腔体分隔为多个独立腔体，每个独立腔体分别通过所述开口与所述管道的内腔相连通。
第二种类型的阶梯型消声结构，所述阶梯型腔体沿所述管道的周向延伸，且所述阶梯型腔体的尺寸沿所述管道的周向发生阶梯型变化。
进一步的，所述壳体包括外壳和位于所述外壳内的2个隔板；其中，2个所述隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板；或者，2个所述隔板都为阶梯型隔板14。即2个隔板中，至少有一个隔板为阶梯型隔板。明显的，阶梯型腔体沿管道的周向延伸，阶梯型隔板的阶梯型特征是沿管道的周向发生变化的。
可供选择的，2个所述隔板与所述外壳、管道密封相连，且沿所述管道的轴向，其中一个隔板与外壳或管道之间留有间隙，形成呈单腔体的所述阶梯型腔体。当2个所述隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板，可以是沿管道的轴向，阶梯型隔板与外壳或管道之间留有间隙，；也可以是沿管道的轴向，平直型隔板与外壳或管道之间留有间隙。当2个隔板都为阶梯型隔板时，其中一个阶梯型隔板与外壳或管道之间留有间隙。
可供选择的，2个所述隔板与所述外壳、管道密封相连，形成呈双独立腔体的所述阶梯型腔体，每个独立腔体分别通过所述开口与所述管道的内腔相连通。采用本设计时，2个所述隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板时，或者，2个隔板都为阶梯型隔板时，都能够形成呈双独立腔体的阶梯型腔体。
进一步的，所述开口为沿所述管道的轴向延伸的长条形开口。
第三种类型的阶梯型消声结构，所述阶梯型腔体沿所述管道的周向延伸，且所述阶梯型腔体的尺寸沿所述管道的轴向发生阶梯型变化。
进一步的，所述壳体包括外壳和位于所述外壳内的2个隔板；其中，2个所述隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板；2个所述隔板分别与所述外壳、管道密封相连，形成呈双独立腔体的所述阶梯型腔体；每个独立腔体分别通过所述开口与所述管道的内腔相连通。明显的，阶梯型腔体沿管道的周向延伸，阶梯型隔板的阶梯型特征是沿管道的轴向发生变化的。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，本发明的阶梯型消声结构，壳体的内侧具有阶梯型壁，使得壳体套设于所述管道外时，壳体与管道之间将形成阶梯型腔体，再通过壳体的两端与管道密封相连，使得阶梯型腔体呈封闭状态；在壳体的内侧位置的管道上设有开口，使得管道的内腔与阶梯型腔体之间通过开口相连通，用以实现噪声在管道内传播时，激发出阶梯型腔体内的共振模式与噪声响应，并使阶梯腔体内的介质运动反作用于管道内的介质运动与噪声传递。阶梯型腔体具有阶梯型特征，阶梯型腔体的阶梯型延伸的方向上，将形成多个声反射面，能够实现连续多阶谐频噪声抑制的目的。采用本发明的阶梯型消声结构时，在工作过程中，受管道内传播噪声的激励作用，阶梯型腔体内的共振模式以及对管道内噪声的反作用将被激发；得益于阶梯型腔体的设计，可以实现第二阶的共振模式所对应的第二阶共振频率为第一阶的共振模式所对应第一阶共振频率的二倍关系，甚至可以进一步实现第三阶共振频率为第一阶共振频率的三倍关系。即，采用本发明的阶梯型消声结构，能够实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的有效抑制；同时，采用本发明的阶梯型消声结构，还能够降低单一方向尺寸要求，具有灵活的布置形式；针对旋转机械等的连续阶次谐频噪声，可以以同等的附加体积取得更好的降噪效果，更好的满足工程中对附加体积的限制性要求。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是第一种类型的阶梯型消声结构的结构示意图，其中，阶梯型消声结构的壳体包括呈阶梯型的外壳；
图2是图1的正视图；
图3是图2中的A-A处剖面图；
图4是图3的一种变形结构示意图，其中，壳体与管道之间设置有多个平直型隔板；
图5是图2中的B-B处剖面图；
图6是图5的一种变形结构示意图，其中，开口以及壳体内侧的侧壁设置有吸声层；
图7是第一种类型的阶梯型消声结构的结构示意图，其中，阶梯型消声结构的壳体包括外壳和呈阶梯型的内壳；
图8是图7的正视图；
图9是图8中的C-C处剖面图；
图10是第二种类型的阶梯型消声结构的结构示意图，其中，阶梯型消声结构的壳体包括外壳和2个隔板，且至少有一个隔板为阶梯型隔板；
图11是图10的正视图；
图12是图11中的C-C处剖面图，其中，2个隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板，阶梯型隔板与外壳之间留有间隙，阶梯型腔体为单腔体结构；
图13是图11中的C-C处剖面图，其中，2个隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板，阶梯型隔板与管道之间留有间隙，阶梯型腔体为单腔体结构；
图14是图11中的C-C处剖面图，其中，2个隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板，阶梯型腔体为双腔体结构；
图15是图11中的C-C处剖面图，其中，2个隔板都为阶梯型隔板，阶梯型腔体为双腔体结构；
图16是第三种类型的阶梯型消声结构的结构示意图，其中，阶梯型消声结构的壳体包括外壳和2个隔板，2个隔板分别为平直型隔板、阶梯型隔板；
图17是图16的透视图；
图18是图16中隐藏了外壳的结构示意图。
图中标记：1-壳体，11-外壳，12-内壳，13-平直型隔板，14-阶梯型隔板，15-间隙，2-管道，3-开口，4-阶梯型腔体，41-腔室，5-吸声层。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一
如图1至图18所示，本实施例的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，包括管道2以及内侧具有阶梯型壁的壳体1，所述壳体1套设于所述管道2外，所述壳体1的两端与所述管道2密封相连，以使所述壳体1与所述管道2之间形成封闭的阶梯型腔体4；且位于所述壳体1的内侧位置的所述管道2上设有开口3，以使所述管道2的内腔与所述阶梯型腔体4通过所述开口3相连通。
本发明的阶梯型消声结构，壳体1的内侧具有阶梯型壁，使得壳体1套设于所述管道2外时，壳体1与管道2之间将形成阶梯型腔体4，再通过壳体1的两端与管道2密封相连，使得阶梯型腔体4呈封闭状态(该封闭状态指的是阶梯型腔体4不与壳体1外侧环境相连通)；在壳体1的内侧位置的管道2上设有开口3，使得管道2的内腔与阶梯型腔体4之间通过开口3相连通，用以实现噪声在管道2内传播时，激发出阶梯型腔体4内的共振模式与噪声响应，并使阶梯腔体内的介质运动反作用于管道内的介质运动与噪声传递。阶梯型腔体4具有阶梯型特征，阶梯型腔体4的阶梯型延伸的方向上，将形成多个声反射面，能够实现连续多阶谐频噪声抑制的目的。采用本发明的阶梯型消声结构时，在工作过程中，受管道2内传播噪声的激励作用，阶梯型腔体4内的共振模式以及对管道内噪声的反作用将被激发；得益于阶梯型腔体4的设计，可以实现第二阶的共振模式所对应的第二阶共振频率为第一阶的共振模式所对应第一阶共振频率的二倍关系，甚至可以进一步实现第三阶共振频率为第一阶共振频率的三倍关系。即，采用本发明的阶梯型消声结构，能够实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的有效抑制；同时，采用本发明的阶梯型消声结构，还能够降低单一方向尺寸要求，具有灵活的布置形式；针对旋转机械等的连续阶次谐频噪声，可以以同等的附加体积取得更好的降噪效果，更好的满足工程中对附加体积的限制性要求。
优选的，所述阶梯型腔体4至少由3个腔室41构成。对于连续两阶(如第一阶、第二阶)谐频噪声抑制而言，阶梯型腔体4由3个腔室41构成足矣，如图6所示。对于连续三阶及以上谐频噪声抑制而言，阶梯型腔体4由更多个腔室41构成。阶梯型腔体4的相邻的腔室41之间相互连通并具有阶梯型的特征，通过调整设计好各个腔室的阶梯型差异性，可使得形成的第n(n＝2,3……)阶共振频率为第一阶共振频率的对应倍数关系的共振模式。此处需要指出说明的是，阶梯型腔体4的阶梯型可以是呈递增或递减的关系，也可以是非递增或递减的关系。
可供选择的，如图6所示，所述开口3处设置有采用吸声材料制成的吸声层5，或/和，所述阶梯型腔体4的腔壁上设置有采用吸声材料制成的吸声层5。比如吸声层5采用吸音棉制成。采用在开口3处设置吸声层5的设计时，该开口3即为阶梯型腔体4的入口，能够增加共振吸声作用频段的宽度(即增加噪声抑制频段的宽度)，但会导致共振消声作用的峰值降低(即牺牲了噪声抑制频段的峰值)，经过综合考量，开口3处合理设置吸声层5的设计的利大于弊，是优选的设计。采用阶梯型腔体4的腔壁上设置有吸声层5的设计时，吸声层5可以是设置在管道2轴向的壳体1内侧的侧壁上，或/和，设置在管道2径向的壳体1内侧的端壁上，或/和，设置在壳体1内侧的管道2外壁上；或者是，吸声层5设置在覆盖整个阶梯型腔体4的腔壁上。采用阶梯型腔体4的腔壁上设置有吸声层5的设计时，能够使噪声的声波波速减小，并且减小幅度总体上随噪声的频率增加而增加，从而成为阶梯型腔体4的共振频率调控的附加手段，同时可以使共振吸声的频段宽度增加，总体上提高了噪声的抑制效果。即，采用吸声层5的设计时，一方面利用吸声材料能够加宽共振消声峰的作用频段，另一方面利用吸声材料降低噪声的声波波速的特性，实现对阶梯型腔体4的共振频率的辅助调控，提高噪声的抑制效果。
本发明的阶梯型消声结构的阶梯型腔体4可以是单腔体，也可以是双腔体(2个腔体相互独立)，还可以是更多的腔体(腔体之间相互独立)。本发明的阶梯型消声结构的阶梯型腔体4的延伸方向可以是沿管道2的轴向或周向；阶梯型腔体4的阶梯型变化方向也可以是沿管道2的轴向或周向；只要能够形成具有阶梯型特征的阶梯型腔体4都是可行的。本发明具体的设计了3种类型的阶梯型消声结构，如下各实施例所述。
实施例二
第一种类型的阶梯型消声结构：
基于实施例一的设计基础上，本实施例的阶梯型消声结构，如图1至图9所示，所述阶梯型腔体4沿所述管道2的轴向延伸，且所述阶梯型腔体4的尺寸沿所述管道2的轴向发生阶梯型变化。
可供选择的具体实施方式A，如图1至图6所示，所述壳体1包括呈阶梯型的外壳11，所述外壳11的两端与所述管道2密封相连，形成呈单腔体的所述阶梯型腔体4。明显的，阶梯型腔体4沿管道2的轴向延伸，外壳11的阶梯型特征是沿管道2的轴向发生变化的。
可供选择的具体实施方式B，如图7至图9所示，所述壳体1包括外壳11和位于所述外壳11内的呈阶梯型的内壳12，所述外壳11的两端与所述管道2密封相连，所述内壳12的一端与所述外壳11密封相连、另一端与所述管道2留有间隙15，形成呈单腔体的所述阶梯型腔体4。明显的，阶梯型腔体4沿管道2的轴向延伸，内壳12的阶梯型特征是沿管道2的轴向发生变化的。
本发明具体设计了上述2种具体实施方式的第一种类型的阶梯型消声结构。都为呈单腔体的阶梯型腔体4。上述的第一种类型的具体实施方式A是本发明的典型的阶梯型消声结构。第二种类型的具体实施方式B是紧凑型的结构，能够降低壳体1的长度。
进一步的，如图5、图9所示，所述开口3为沿所述管道2的周向延伸的环形开口，并将所述管道2隔断开。此时，管道2为2根相互独立的管子。当然，开口3不将管道2隔断开也是可以。
进一步的，如图4所示，沿所述管道2的轴向，所述壳体1与所述管道2之间密封连接有多个平直型隔板13，将所述阶梯型腔体4分隔为多个独立腔体，每个独立腔体分别通过所述开口3与所述管道2的内腔相连通。
实施例三
第二种类型的阶梯型消声结构：
基于实施例一的设计基础上，本实施例的阶梯型消声结构，如图10至图15所示，所述阶梯型腔体4沿所述管道2的周向延伸，且所述阶梯型腔体4的尺寸沿所述管道2的周向发生阶梯型变化。
进一步的，如图12至图15所示，所述壳体1包括外壳11和位于所述外壳11内的2个隔板；其中，2个所述隔板分别为平直型隔板13、阶梯型隔板14；或者，2个所述隔板都为阶梯型隔板14。即2个隔板中，至少有一个隔板为阶梯型隔板14。
可供选择的具体实施方式C，2个所述隔板与所述外壳11、管道2密封相连，且沿所述管道2的轴向，其中一个隔板与外壳11或管道2之间留有间隙15，形成呈单腔体的所述阶梯型腔体4。本设计有包括了多种更加具体的实施方式。当2个所述隔板分别为平直型隔板13、阶梯型隔板14，可以是沿管道2的轴向，阶梯型隔板14与外壳11或管道2之间留有间隙15，如图12、图13所示；也可以是沿管道2的轴向，平直型隔板13与外壳11或管道2之间留有间隙15，未图示。当2个隔板都为阶梯型隔板14时，其中一个阶梯型隔板14与外壳11或管道2之间留有间隙15，未图示。
可供选择的具体实施方式D，2个所述隔板与所述外壳11、管道2密封相连，形成呈双独立腔体的所述阶梯型腔体4，每个独立腔体分别通过所述开口3与所述管道2的内腔相连通。采用本设计时，2个所述隔板分别为平直型隔板13、阶梯型隔板14的示意图如图14所示；2个隔板都为阶梯型隔板14的示意图如图15所示。采用本设计时，阶梯型腔体4呈双独立腔体，优选的，开口3有2条，每个独立腔体分别通过1条开口3与管道2的内腔相连通，如图14、图15所示。
本发明对具体设计了上述2种具体实施方式的第二种类型的阶梯型消声结构。明显的，阶梯型腔体4沿管道2的周向延伸，阶梯型隔板14的阶梯型特征是沿管道2的周向发生变化的。
进一步的，所述开口3为沿所述管道2的轴向延伸的长条形开口。
实施例三
第三种类型的阶梯型消声结构：
基于实施例一的设计基础上，本实施例的阶梯型消声结构，如16至图18所示，所述阶梯型腔体4沿所述管道2的周向延伸，且所述阶梯型腔体4的尺寸沿所述管道2的轴向发生阶梯型变化。
进一步的具体实施方式E，所述壳体1包括外壳11和位于所述外壳11内的2个隔板；其中，2个所述隔板分别为平直型隔板13、阶梯型隔板14；2个所述隔板分别与所述外壳11、管道2密封相连，形成呈双独立腔体的所述阶梯型腔体4；每个独立腔体分别通过所述开口3与所述管道2的内腔相连通。采用本设计时，阶梯型腔体4呈双独立腔体，优选的，开口3有2条，每个独立腔体分别通过1条开口3与管道2的内腔相连通。明显的，阶梯型腔体4沿管道2的周向延伸，阶梯型隔板14的阶梯型特征是沿管道2的轴向发生变化的。
在上述的各个实施例中，各个部件之间的密封相连，可以采用焊接或粘接方式进行密封连接，也可以采用螺栓和密封垫的方式进行密封连接。
综上所述，采用本发明的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，本发明的阶梯型消声结构，壳体的内侧具有阶梯型壁，使得壳体套设于所述管道外时，壳体与管道之间将形成阶梯型腔体，再通过壳体的两端与管道密封相连，使得阶梯型腔体呈封闭状态；在壳体的内侧位置的管道上设有开口，使得管道的内腔与阶梯型腔体之间通过开口相连通，用以实现噪声在管道内传播时，激发出阶梯型腔体内共振模式，并使阶梯腔体内的介质运动反作用于管道内的介质运动与噪声传递。阶梯型腔体具有阶梯型特征，阶梯型腔体的阶梯型延伸的方向上，将形成多个声反射面，能够实现连续多阶谐频噪声抑制的目的。采用本发明的阶梯型消声结构时，在工作过程中，受管道内传播噪声的激励作用，阶梯型腔体内的共振模式以及对管道内噪声传播的反作用将被激发；得益于阶梯型腔体的设计，可以实现第二阶的共振模式所对应的第二阶共振频率为第一阶的共振模式所对应第一阶共振频率的二倍关系，甚至可以进一步实现第三阶共振频率为第一阶共振频率的三倍关系。即，采用本发明的阶梯型消声结构，能够实现管道中传递的连续多阶谐频噪声的有效抑制；同时，采用本发明的阶梯型消声结构，还能够降低单一方向尺寸要求，具有灵活的布置形式；针对旋转机械等的连续阶次谐频噪声，可以以同等的附加体积取得更好的降噪效果，更好的满足工程中对附加体积的限制性要求。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：包括管道(2)以及内侧具有阶梯型壁的壳体(1)，所述壳体(1)套设于所述管道(2)外，所述壳体(1)的两端与所述管道(2)密封相连，以使所述壳体(1)与所述管道(2)之间形成封闭的阶梯型腔体(4)；且位于所述壳体(1)的内侧位置的所述管道(2)上设有开口(3)，以使所述管道(2)的内腔与所述阶梯型腔体(4)通过所述开口(3)相连通。
2.如权利要求1所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述阶梯型腔体(4)至少由3个腔室(41)构成。
3.如权利要求1所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述开口(3)处设置有采用吸声材料制成的吸声层(5)，或/和，所述阶梯型腔体(4)的腔壁上设置有采用吸声材料制成的吸声层(5)。
4.如权利要求1-3所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述阶梯型腔体(4)沿所述管道(2)的轴向延伸，且所述阶梯型腔体(4)的尺寸沿所述管道(2)的轴向发生阶梯型变化。
5.如权利要求4所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述壳体(1)包括呈阶梯型的外壳(11)，所述外壳(11)的两端与所述管道(2)密封相连。
6.如权利要求4所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述壳体(1)包括外壳(11)和位于所述外壳(11)内的呈阶梯型的内壳(12)，所述外壳(11)的两端与所述管道(2)密封相连，所述内壳(12)的一端与所述外壳(11)密封相连、另一端与所述管道(2)留有间隙(15)。
7.如权利要求1-3所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述阶梯型腔体(4)沿所述管道(2)的周向延伸，且所述阶梯型腔体(4)的尺寸沿所述管道(2)的周向发生阶梯型变化。
8.如权利要求7所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述壳体(1)包括外壳(11)和位于所述外壳(11)内的2个隔板；其中，2个所述隔板分别为平直型隔板(13)、阶梯型隔板(14)；或者，2个所述隔板都为阶梯型隔板(14)。
9.如权利要求1-3所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述阶梯型腔体(4)沿所述管道(2)的周向延伸，且所述阶梯型腔体(4)的尺寸沿所述管道(2)的轴向发生阶梯型变化。
10.如权利要求9所述的一种用于连续多阶谐频噪声抑制的阶梯型消声结构，其特征在于：所述壳体(1)包括外壳(11)和位于所述外壳(11)内的2个隔板；其中，2个所述隔板分别为平直型隔板(13)、阶梯型隔板(14)；2个所述隔板分别与所述外壳(11)、管道(2)密封相连，形成呈双独立腔体的所述阶梯型腔体(4)；每个独立腔体分别通过所述开口(3)与所述管道(2)的内腔相连通。
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