CN112610303A - 螺旋火星熄灭多腔消声器 - Google Patents

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季振林
肖友洪
严桂芳
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Abstract

本发明公开了一种螺旋火星熄灭多腔消声器，在消声器筒体的一端设置有进气管，另一端设置有出气管，消声器筒体的筒壁采用双层结构，筒壁腔内填充有吸声材料，消声器筒体的内筒壁为穿孔板；消声器筒体的筒腔内相互间隔地固定设置有前分隔板和后分隔板，前分隔板和后分隔板将消声器筒体的筒腔分隔成前膨胀腔、中膨胀腔和后膨胀腔；前分隔板和后分隔板上至少支撑有2根穿孔管，该穿孔管的一端通向前膨胀腔，穿孔管的另一端通向后膨胀腔；在前分隔板上固定安装有螺旋导流片，该螺旋导流片伸至进气管的管内；在消声器筒体上设置有集灰口，该集灰口从消声器筒体的筒腔内通向集灰斗。该多腔消声器不仅消声频带宽、排气阻力小，而且能快速熄灭火星。

Description

螺旋火星熄灭多腔消声器
技术领域
本发明涉及一种柴油发动机排气消声器，尤其涉及一种能消减舰船柴油机发动机排气管口噪声并能进行火星熄灭的消声器。
背景技术
消声器的声学性能要求在所需的消声频率范围内有足够高的消声量，空气动力性能要求消声器对气流的阻力要小，安装消声器后所增加的压力损失要控制在实际允许的范围内。如果消声器的空气动力性能差，排气系统的阻力很大，将会导致内燃机的油耗增加，输出功率减少，现有的消声器一般为某种单一结构，往往不能兼顾低频和高频各自的要求，也难以也到高消声量和排气阻力小的统一。
船舶用柴油机输出功效率大，排气温度高、流量大、排气噪声频率范围宽。对于大功率船用柴油机，除需要具有良好的宽频带消声性能，还必须保证排气畅通，压力损失小，消声器应满足主要频率消声量大、气流阻力低、结构尺寸小、重量轻等技术指标。目前船用内燃机排气消声器主要是用于消除中低频噪声的扩张式消声器，往往存在消声频带窄，难以覆盖声波较高的噪声频带，或者容易在排气管路中形成较大的流动阻力和排气背压，内燃机功率损耗大。
柴油发动机的柴油使用量大，柴油在燃烧室未充分燃烧时产生碳颗粒，这些碳粒积累在柴油发动机的排气管中，遇高温气体燃烧形成火星被带出，不仅污染周围环境，而且遇有可燃、易燃物时，还容易导致燃烧出现火警，甚至引发周围可燃气体爆炸，造成灾难性事故，因此如何实现高效消声并兼具火星熄灭功能的消声器，成为本领域技术人员急待解决的主要技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种螺旋火星熄灭多腔消声器，不仅能实现宽频带消声，排气阻力小，而且能快速熄灭火星。
为了解决上述技术问题，本发明的螺旋火星熄灭多腔消声器，包括消声器筒体，该消声器筒体呈圆筒状结构，在消声器筒体的一端设置有进气管，消声器筒体的另一端设置有出气管，所述消声器筒体的筒壁采用双层结构，该筒壁腔内填充有吸声材料，消声器筒体的内筒壁为穿孔板；在消声器筒体的筒腔内相互间隔地固定设置有前分隔板和后分隔板，前分隔板和后分隔板将消声器筒体的筒腔分隔成前膨胀腔、中膨胀腔和后膨胀腔；在前分隔板和后分隔板上至少支撑有2根穿孔管，该穿孔管的一端通向前膨胀腔，穿孔管的另一端通向后膨胀腔；在所述前分隔板上固定安装有螺旋导流片，该螺旋导流片伸至进气管的管内；在消声器筒体上设置有集灰口，该集灰口从消声器筒体的筒腔内通向集灰斗。
进一步地，所述穿孔管的一端支撑于前分隔板上，穿孔管的另一端支撑于后分隔板上。
进一步地，所述进气管、出气管和螺旋导流片的中心线位于消声器筒体的中心线上。
进一步地，所述螺旋导流片为无芯轴螺旋叶片，所述集灰斗固定安装于消声器筒体上，集灰斗的位置与螺旋导流片的位置相对应。
进一步地，所述前分隔板和后分隔板上支撑有2—10根穿孔管，穿孔管的穿孔率25%—30%，穿孔孔径为4mm—6mm。
进一步地，所述消声器筒体的内筒壁板穿孔率为25%—30%，穿孔孔径为4mm—6mm。
进一步地，所述吸声材料为岩棉或玻璃纤维。
进一步地，所述进气管的外伸端安装有进气管法兰，出气管的外伸端安装有出气管法兰。
在上述结构中，由于消声器筒体的筒壁采用双层结构，在双层壁腔中填充了吸声材料，且面向流动腔的壁板为带孔板，穿孔板和吸声材料层构成了阻性消声器，它利用摩擦、粘滞和阻尼作用将声能转化热能而耗散，具有良好的中、高频消声性能。又由于在消声器筒体的筒腔内相互间隔地固定设置有前分隔板和后分隔板，前分隔板和后分隔板将消声器筒体的筒腔分隔成前膨胀腔、中膨胀腔和后膨胀腔；在分隔板上支撑有穿孔管；气流经进气管进入到前膨胀室，再经前、后分隔板之间的穿孔管依次进入到中膨胀腔和后膨胀室，声波在膨胀和收缩管道截面突变，造成该通道内声阻抗的突变，使声波传播方向发生改变，在管道内发生反射和干扰，有效地实现中、低频噪声的消声；穿孔管也使得气流更加均匀，并且能够提高消声器高频的消声量；上述结构形成阻性和抗性复合消声结构，从而实现了宽频带的消声。还由于在前分隔板上安装有伸至进气管的螺旋导流片，进入进气管的气体在螺旋导流片的引导下形成旋流，并受到分隔板的阻挡作用，夹杂在气流中的火星碳粒被甩向进气管壁和消声器筒体内筒壁，使得火星与筒壁碰撞而快速熄灭，并且熄灭的火星碳粒又沿筒壁滑向集火口，最终进入集灰斗；在气流的消声过程中，实现火星的熄灭和碳粒的降温收集，不仅避免了火星碳粒造成的消声器填塞，保证了消声性能稳定，而且也有效避免了带火星尾气所引起的燃爆隐患的发生。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明螺旋火星熄灭多腔消声器作进一步说明。
图1是本发明螺旋火星熄灭多腔消声器一种具体实施方式的主剖视结构示意图；
图2是图1所示实施方式中A-A剖面结构示意图。
图中，1—进气管，2—消声器筒体，3—螺旋导流片，4—前膨胀腔，5—前分隔板，6—穿孔管，7—中膨胀腔，8—后分隔板，9—后膨胀腔，10—出气管，11—出气管法兰，12—集灰口，13—集灰斗，14—进气管法兰。
具体实施方式
如图1、图2所示的螺旋火星熄灭多腔消声器，该消声器的消声器筒体2呈为圆筒状结构，消声器筒体2采用双层结构，在筒壁双层壁内部填充吸声材料，吸声材料为岩棉或玻璃纤维。消声器筒体2的内筒壁为带孔板，该带孔板上均布若干穿孔，其穿孔率为30%，穿孔孔径（穿孔直径）为5mm，在吸声材料与内筒壁之间设有由玻纤布铺设而成的玻纤布层。在消声器筒体2的一端设置有进气管 1，进气管1的外伸端安装有进气管法兰14；在消声器筒体2的另一端设置有出气管10，出气管10的外伸端安装有出气管法兰11。进气管1和出气管10均为圆形筒管，且进气管1和出气管10处于同一直线上，该直线为消声器筒体2的筒腔中心线。
在消声器筒体2的筒腔内相互间隔地固定设置有前分隔板5和后分隔板8，前分隔板5和后分隔板8将消声器筒体2的筒腔分隔成前膨胀腔4、中膨胀腔7和后膨胀腔9；在前分隔板5和后分隔板8上支撑有4根穿孔管6，穿孔管6的一端支撑于前分隔板5上，穿孔管6的另一端支撑于后分隔板8上，穿孔管6的一端通向前膨胀腔4，穿孔管6的另一端通向后膨胀腔9，穿孔管6的管身位于中膨胀腔7中；穿孔管6的穿孔率25%，穿孔孔径为5mm。
在前分隔板5上固定安装有螺旋导流片3，螺旋导流片3为无芯轴螺旋叶片，该螺旋导流片3伸至进气管1的管内；在消声器筒体2上设置有集灰口12，该集灰口12从消声器筒体2的筒腔内通向集灰斗13。集灰斗13固定安装于消声器筒体2上，集灰斗13的位置与螺旋导流片3的位置相对应；被甩出的碳粒沿消声器筒体2的内筒壁从集灰口12滑落至集灰斗13中。进气管1、出气管8和螺旋导流片3的中心线位于消声器筒体2的中心线上。
上述举出了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不限于此，还可以有许多的改进和变换。如吸声材料既可以是岩棉或玻璃纤维，也可以是其他常用的吸声材料；消声器筒体的内筒壁穿孔率优选在25%—30%，穿孔孔径优选在4mm—6mm之间；分隔板上支撑穿孔管不限于4根，但至少为2根以上，优先选择2—10根；穿孔管（6）穿孔率优先选择为25%—30%，穿孔孔径优先选择为4mm—6mm。这些变换和改进均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种螺旋火星熄灭多腔消声器，包括消声器筒体（2），该消声器筒体（2）呈圆筒状结构，在消声器筒体（2）的一端设置有进气管（1），消声器筒体（2）的另一端设置有出气管（10），其特征在于：所述消声器筒体（2）的筒壁采用双层结构，该筒壁腔内填充有吸声材料，消声器筒体(2)的内筒壁为穿孔板；在消声器筒体（2）的筒腔内相互间隔地固定设置有前分隔板（5）和后分隔板（8），前分隔板（5）和后分隔板（8）将消声器筒体（2）的筒腔分隔成前膨胀腔(4)、中膨胀腔（7）和后膨胀腔（9）；在前分隔板（5）和后分隔板（8）上至少支撑有2根穿孔管（6），该穿孔管（6）的一端通向前膨胀腔（4），穿孔管（6）的另一端通向后膨胀腔（9）；在所述前分隔板（5）上固定安装有螺旋导流片（3），该螺旋导流片（3）伸至进气管（1）的管内；在消声器筒体（2）上设置有集灰口（12），该集灰口（12）从消声器筒体（2）的筒腔内通向集灰斗（13）。
2.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述穿孔管（6）的一端支撑于前分隔板（5）上，穿孔管（6）的另一端支撑于后分隔板（8）上。
3.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述进气管（1）、出气管（8）和螺旋导流片(3)的中心线位于消声器筒体（2）的中心线上。
4.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述螺旋导流片（3）为螺旋叶片，所述集灰斗（13）固定安装于消声器筒体（2）上，集灰斗（13）的位置与螺旋导流片（3）的位置相对应。
5.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述前分隔板（5）和后分隔板（8）上支撑有2—10根穿孔管（6），穿孔管（6）的穿孔率25%—30%，穿孔孔径为4mm—6mm。
6.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述消声器筒体（2）的内筒壁板穿孔率为25%—30%，穿孔孔径为4mm—6mm。
7.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述吸声材料为岩棉或玻璃纤维。
8.根据权利要求1所述的螺旋火星熄灭多腔消声器，其特征在于：所述进气管（1）的外伸端安装有进气管法兰（14），出气管（10）的外伸端安装有出气管法兰（11）。
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