CN112318876B - 一种3d打印消音装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印消音装置，主要涉及消音器领域；包括圆柱状的消音主体，所述消音主体的中部设有沿消音主体的轴向贯穿消音主体的主气道；所述消音主体的一端设有进气端面；所述消音主体的外壁上环形阵列设有若干个曲面扩张室气道壁，相邻两个曲面扩张室气道壁、进气端面与消音主体的外壁之间的空间为耦合式曲面扩张室气道，每个所述耦合式曲面扩张室气道与主气道之间均设有若干个连接气道；消音主体内环形阵列设有若干个共振腔，每个所述共振腔与所有的耦合式曲面扩张室气道之间均设有共振腔气道；本发明能够在较小空间内进行气流分离，实现内外气道分流和相互耦合，从而在降低噪音的同时，减小压力升高量，能有效控制后座力的提高。

Description

一种3D打印消音装置
技术领域
本发明涉及消音器领域，具体是一种3D打印消音装置。
背景技术
消音管或由多个扩张室、共振腔等消音结构组成的消音气道是消音器的核心装置。典型的消音装置主要有两类结构：一种是通过多个消音碗的组装形成多级扩张室达到一定的消音效果；另外一种是采用带有多个孔洞的消音内管和消音筒共同形成消音共振腔，通过空气柱的共振消耗声能，达到消音效果。这些装置多按照传统制造工艺的方式进行零件结构设计和加工，因受到减材制造工艺的限制，组件数量多，装配复杂，加工工序多，消音效果一般，消音阻力大，造成较大后退力，不易清洁，勤务性能差。
传统消音装置消音特征普遍为圆孔、圆柱体、锥体等简单几何面或者体单一或者组合而成，结构形式单一，消音效果一般。而且必须通过几个或者十数个单体组件组装而成，每个零件都必须进行加工，且公差配合复杂，制造工序复杂。特别使用在枪支消音器中，清洁和维护需要拆装，对人员熟练程度要求高，勤务性能差。另外由于简单几何体组成的消音器装置往往无法很好的解决消音和气流阻力这两个相互影响的特性设计，当达到较好的消音效果时，往往气流阻力提高，带来后座力提高的问题，会影响枪支射击的精准度。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，利用3D打印可实现的复杂结构，构建了一种新型消音装置，提供一种3D打印消音装置，本发明采用方程曲线构建耦合式曲面扩张室气道和一体式共振腔，能够在较小空间内进行气流分离，实现内外气道分流和相互耦合，从而在降低噪音的同时，减小压力升高量，能有效控制后座力的提高。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种3D打印消音装置，包括圆柱状的消音主体，所述消音主体的中部设有沿消音主体的轴向贯穿消音主体的主气道；
所述消音主体的一端设有进气端面，所述进气端面的中部设有与主气道连通的进气口，所述进气端面的外径大于消音主体的外径；
所述消音主体的外壁上以消音主体的轴心线为中心，环形阵列设有若干个曲面扩张室气道壁，相邻两个曲面扩张室气道壁、进气端面与消音主体的外壁之间的空间为耦合式曲面扩张室气道，每个所述耦合式曲面扩张室气道与主气道之间均设有若干个连接气道；
在所述消音主体内，以消音主体的轴心线为中心，环形阵列设有若干个共振腔，每个所述共振腔与所有的耦合式曲面扩张室气道之间均设有共振腔气道。
优选的，所述曲面扩张室气道壁的数量为8个，所述共振腔的数量为4个。
优选的，所述曲面扩张室气道壁呈薄壁状，所述曲面扩张室气道壁包括若干个弧形凹陷板，相邻两个弧形凹陷板之间为弧形凸起板，每个所述弧形凹陷板的内侧均布置有一个连接气道。
优选的，所述消音主体远离进气端面的一端设有与共振腔连通的清洁孔。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明与传统的消音器的核心结构相比，在本消音装置中，高速膨胀的气体在流动过程中同时被多个连接气道分流，气流阻力相比于传统结构的升高较低；气流在分流的同时产生耦合，利用气体自身的动能产生相互耦合，消耗声能，与单纯使用阻抗作用的消音装置相比，不仅能够消耗更多的声能，还能减少气流阻力升高产生的后座力。本发明为消音器的核心消音装置，可单独或者在组合其他单个或多个消音结构(如消音碗)，实现更好的消音效果。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图之一；
附图2是本发明的结构示意图之二；
附图3是气体在本发明的内部的流动示意图；
附图4是气体在本发明的耦合式曲面扩张室气道中的流动之意图；
附图5是本发明的内部结构示意图；
附图6是本发明的共振腔的分布示意图；
附图7是本发明的3D打印状态图。
附图中标号：1、消音主体；11、主气道；2、进气端面；21、进气口；3、曲面扩张室气道壁；31、耦合式曲面扩张室气道；32、连接气道；33、弧形凹陷板；34、弧形凸起板；4、共振腔；41、共振腔气道；42、清洁孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例：如附图1-7所示，本发明所述是一种3D打印消音装置，包括圆柱状的消音主体1，所述消音主体1的中部设有沿消音主体1的轴向贯穿消音主体1的主气道11。
所述消音主体1的一端设有进气端面2，进气端面2与消音主体1之间采用一体式结构，所述进气端面2的中部设有与主气道11连通的进气口21，所述进气端面2的外径大于消音主体1的外径。
所述消音主体1的外壁上以消音主体1的轴心线为中心，环形阵列设有若干个曲面扩张室气道壁3，相邻两个曲面扩张室气道壁3、进气端面2与消音主体1的外壁之间的空间为耦合式曲面扩张室气道31，每个所述耦合式曲面扩张室气道31与主气道11之间均设有若干个连接气道32。
优选的，为了提高消音效果，所述曲面扩张室气道壁3呈薄壁状，所述曲面扩张室气道壁3包括若干个弧形凹陷板33，相邻两个弧形凹陷板33之间为弧形凸起板34，每个所述弧形凹陷板33的内侧均布置有一个连接气道32。
在所述消音主体1内，以消音主体1的轴心线为中心，环形阵列设有若干个共振腔4，每个所述共振腔4与所有的耦合式曲面扩张室气道31之间均设有共振腔气道41。
优选的，为了便于共振腔的清洁，所述消音主体1远离进气端面2的一端设有与共振腔4连通的清洁孔42，易于清洁，勤务能力高。
进一步的，所述曲面扩张室气道壁3的数量为8个，所述共振腔4的数量为4个，即可满足消音需求，又可降低成本。
下面以曲面扩张室气道壁3的数量为8个、共振腔4的数量为4个、每个曲面扩张室气道壁3包括4个弧形凹陷板33和4个弧形凸起板34、每个所述耦合式曲面扩张室气道31与主气道11之间均设有4个连接气道32为例，简述本发明的工作原理如下：
如附图3所示，当高速膨胀的气体从进气端面2的进气口21进入主气道11后，气体首先从靠近进气端面2的第一个连接气道32开始依次进入耦合式曲面扩张室气道31中，从而达到气体的分流，在耦合式曲面扩张室气道31中流动的气体在流动中汇遇从靠近进气端面2的第二个连接气道32再次分流处的主气道11的气体，气体在膨胀和流动的过程中同时产生耦合作用，进一步消耗气体声能，降低声音。气流在主气道11的流动过程中，不断的被分流并与连接气道32中的气流依次产生耦合，气体声能在不断的分流，扩张和耦合的过程中逐部降低，达到减噪的效果；利用消音主体1内部壁厚空间形成共振腔4，每个共振腔4均通过8个共振腔气道41与相应的耦合式曲面扩张室气道31连接，共振腔气道41中的空气柱类似活塞，具有一定的声质量，密闭空腔类似于空气弹簧，二者组成一个共振消音系统当声波传至共振腔气道口时，在声压作用下空气柱产生振动，振动时的摩擦阻尼使一部分声能转换为热能耗散掉。同时，由于声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源。通过调整共振腔气道41的直径大小和气道长度可实现最佳的共振频率。当声波频率与共振腔固有频率相同时，便产生共振，空气柱振动速度达到最大值，此时消耗的声能最多，消声量也就最大。
与传统的消音器的核心结构相比，在本消音装置中，高速膨胀的气体在流动过程中同时被多个连接气道分流，气流阻力相比于传统结构的升高较低；气流在分流的同时产生耦合，利用气体自身的动能产生相互耦合，消耗声能，与单纯使用阻抗作用的消音装置相比，不仅能够消耗更多的声能，还能减少气流阻力升高产生的后座力。本发明为消音器的核心消音装置，可单独或者在组合其他单个或多个消音结构(如消音碗)，实现更好的消音效果。
本发明利用3D打印工艺在消音主体1内可实现若干各共振腔4和共振腔气道41，既实现了减重，又利用有限的空间达到了利用气体共振原理消音的作用。
本消音装置采用3D打印方式一体化一次打印成型即可成型，无需拆件和组装，打印完成后仅需简单的机加工工序即可，消音装置可按照轴向方向进行打印，所有的结构设计满足该打印方向下的无打印支撑结构的要求，例如曲面扩张气道壁采用通过方程曲线构建的曲面，可保证曲面上任意一点在的和进气端面垂直方向上的切线和打印方向构成的夹角满足无支撑打印结构的要求。按照附图7的打印方向进行阵列，在280×280的打印平台上一次可打印25个本发明。

Claims (4)

1.一种3D打印消音装置，其特征在于：包括圆柱状的消音主体(1)，所述消音主体(1)的中部设有沿消音主体(1)的轴向贯穿消音主体(1)的主气道(11)；
所述消音主体(1)的一端设有进气端面(2)，所述进气端面(2)的中部设有与主气道(11)连通的进气口(21)，所述进气端面(2)的外径大于消音主体(1)的外径；
所述消音主体(1)的外壁上以消音主体(1)的轴心线为中心，环形阵列设有若干个曲面扩张室气道壁(3)，相邻两个曲面扩张室气道壁(3)、进气端面(2)与消音主体(1)的外壁之间的空间为耦合式曲面扩张室气道(31)，每个所述耦合式曲面扩张室气道(31)与主气道(11)之间均设有若干个连接气道(32)；
在所述消音主体(1)内，以消音主体(1)的轴心线为中心，环形阵列设有若干个共振腔(4)，每个所述共振腔(4)与所有的耦合式曲面扩张室气道(31)之间均设有共振腔气道(41)。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印消音装置，其特征在于：所述曲面扩张室气道壁(3)的数量为8个，所述共振腔(4)的数量为4个。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印消音装置，其特征在于：所述曲面扩张室气道壁(3)呈薄壁状，所述曲面扩张室气道壁(3)包括若干个弧形凹陷板(33)，相邻两个弧形凹陷板(33)之间为弧形凸起板(34)，每个所述弧形凹陷板(33)的内侧均布置有一个连接气道(32)。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印消音装置，其特征在于：所述消音主体(1)远离进气端面(2)的一端设有与共振腔(4)连通的清洁孔(42)。
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