CN113160785B - 用于降低空气传声和固体传声的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于降低空气传声和固体传声的设备，该设备包括具有流动通道壁的流动通道和与流动通道壁邻接的至少一个共振器腔，其中，流动通道壁至少在相对共振器腔的边界区域的一部分中由吸声器构成，其中，吸声器朝向共振器腔地被具有至少一个壁缺口的反射性的共振器腔内壁覆盖。本发明的特征在于，吸声器被构造为设有贯通开口的吸声器，并且设有贯通开口的吸声器完全覆盖共振器腔内壁的壁缺口，从而使得流过流动通道的声波强制地必须经过吸声器，以便到达至少一个共振器腔中。

Description

用于降低空气传声和固体传声的设备

技术领域

本发明涉及用于降低空气传声和固体传声的设备，该设备包括具有流动通道壁的流动通道和与流动通道壁邻接的至少一个共振器腔，其中，流动通道壁至少在相对共振器腔的边界区域的一部分中由吸声器构成，其中，吸声器朝向共振器腔地被具有至少一个壁缺口的反射性的(schallhart)共振器腔内壁覆盖。

背景技术

这种用于降低空气传声和固体传声的设备由EP 3 594 585 A1公知。

根据亥姆霍兹原理工作的共振器提供了衰减空气传声和固体传声的常规可行方案。在这种共振器中，声波可以经由开口到达共振器腔中，在那里，通过声波与共振器腔的交互作用产生抗声，该抗声减小了所流过的声波的压力波动。传统的经共振器腔衰减的声音倾向于在窄带的频率范围内。然而，通过使用多个具有不同体积的共振器腔可以实现在700至3000Hz的范围内的宽带的声音衰减。

减轻空气传声和固体传声的可行方案是，使用吸声器。吸声器具有多孔的或纤维状的结构，声波可以侵入到该结构中，并可以通过摩擦转化成热。由于面式的吸声器的有效性取决于其表面的大小，所以吸声器的使声场转向的表面应尽量大，并尽可能开放地呈现在声场中。常用的吸声器提供了在2000Hz以上的良好的隔音，但是，吸声的频率范围难以设定。

为了能够特别宽带地对空气传声和固体传声实现降低，可以将共振器腔与吸声器组合。在WO 2019/092038 A1中公开了使用这两种原理的设备。WO 2019/092038 A1涉及一种弱声器，该弱声器包括具有流动通道壁的流动通道和与流动通道壁邻接的共振器腔。流动通道壁在相对共振器腔的边界区域中基于预定的渗透率而吸声地构成。因此，它作为吸声器起作用。为了使流过流动通道的空气与共振器腔能够实现连通，流动通道壁还设有多个壁缺口。

所公知的设备中原则上已被证实不利的是，由于将流动通道与共振器腔分开的吸收面较大会不利地影响共振器作用。

从形成类属的EP 3 594 585 A1也公知有一种用于隔绝噪音的设备，该设备具有流动通道和与流动通道邻接的共振器腔，其中，流动通道壁在相对共振器腔的边界区域中吸声地构成。附加地，流动通道壁的朝向共振器腔的由吸声的泡沫构成的部分被反射性的共振器腔内壁覆盖。为了使流动通道与共振器腔在流动技术上连接，流动通道壁和共振器腔内壁具有连贯的壁缺口。

该已公知的设备不利的是，共振器腔和吸声器并未最佳地协同作用。

由CH 550 964 A公知有另外的弱声器，其包括具有流动通道壁的流动通道和与流动通道壁邻接的多个共振器腔。这些共振器腔的所有壁都由泡沫材料构成，例如聚苯乙烯泡沫塑料构成。这也适用于共振器腔的指向流动通道的内壁，该内壁同时在相对共振器腔的边界区域内形成流动通道的流动通道壁。为了能够使流过流动通道的空气与共振器腔连通，共振器腔的内壁设有多个壁缺口。此外，在流动通道中布置有吸声的矿棉，该矿棉通过网筛保持。

该所公知的装置不利的是，并未最佳地构成共振器效果。

DE 10 2014 225 749 A1公开了一种弱声器，该弱声器包括形式为排气管的流动通道，该流动通道与共振器腔邻接。声音介质(在此为废气)经由排气管的壁部上的壁缺口到达共振器腔中。共振器腔的空腔可以填充有吸声的材料，从而使得该空腔用作吸收腔。

DE 100 58 478A1也公开了一种弱声器，其中，共振器腔填充有吸声的材料。附加地，在一方面是流动通道的贯穿的壁部与另一方面是吸收材料之间布置有一层毛毡，其防止吸收材料到达到流动通道中。

DE 10 2018 201 829 A1公开了一种具有弱声器的电动马达式的制冷剂压缩机，该弱声器用于减少声音在压缩的制冷剂中的传播。该弱声器具有碰撞面，经压缩的制冷剂撞击在该碰撞面后转向。在此，声音的一部分能量被碰撞面吸收并转化为热，而另一部分声音则被散射回去，从而使声音整体上减弱。为了增强弱声效果，碰撞面具有粗糙化的表面。

所有公知的设备不利的是，降声不是最佳的。

发明内容

本发明的任务是以如下方式改善所公知的用于降低空气传声和固体传声的设备，即，进一步改善吸声，而不会对共振器作用造成不利影响。

该任务根据本发明来解决，即，吸声器被构造为设有贯通开口的吸声器，并且设有贯通开口的吸声器完全覆盖共振器腔内壁的壁缺口，从而使流过流动通道的声波强制地必须经过吸声器，以便到达至少一个共振器腔中。

在本发明中设置的是，在吸声器与共振器腔的体积之间布置有反射性的壁，该壁与吸声器接触。此处使用的反射性的含义是“具有较大的(声)波阻抗”，即基本上是不透声音的，强烈反射声音的。反射性的壁具有能够使声波穿过而进入共振器腔中的窗或壁缺口。与由WO2019/092038A1所公知的设备相比，通过在吸声器与共振器腔的体积之间设置反射性的覆层减小了吸声器指向共振器腔的内部的面积。以该方式，提高了共振器腔的共振器作用并且实现了更大的降噪。为了获得最佳的共振作用，特别有利的是，共振器腔的所有壁都由反射性的材料制成。由于吸声器在声波的流动方向上布置在共振器腔的前面，所以可以附加地实现更好的吸声。

通常，可以与共振器腔的大小和体积无关地来选择吸收器面积的大小进而是吸声作用。无论怎样，吸声器在相对共振器腔的边界区域中的面积至少与至少一个壁缺口的面积一样大。由此确保了吸声器完全覆盖共振器腔内壁的壁缺口，并且确保让流过流动通道的声波强制地必须经过吸声器，以便到达至少一个共振器腔中。

优选地，吸声器在相对共振器腔的边界区域中的面积大于至少一个壁缺口的面积。这就能够实现探伸超过至少一个壁缺口的边缘的吸声器紧固在与其邻接的反射性的共振器腔内壁上。

为了尽可能好地吸收声音，吸声器在相对共振器腔的边界区域中的面积有利地至少是至少一个壁缺口的面积的两倍。

可以有利的是，吸声器在相对共振器腔的边界区域中的面积至少是至少一个壁缺口面积的三倍。

在本发明的优选的改进方案中设置的是，共振器腔内壁具有恰好一个壁缺口。但是也能想到的是，共振器腔内壁具有多个壁缺口。壁缺口的轮廓形状在此是无关紧要的。关键的是，至少一个壁缺口的面积要大于吸声器的其中一个贯通开口的面积。否则，共振器腔内壁的至少一个壁缺口将不再被吸声器覆盖。

优选地，吸声器由泡沫材料构成，原则上可行的是，吸声器单覆层或多覆层地构成。特定的泡沫材料由于其多孔性而具有较高的透射和耗散系数以及具有较低的反射系数，从而它们很好地吸收声音。此外，泡沫材料具有较低的自重。由泡沫材料构成的吸声器特别适合用于气体介质、尤其是空气。替选地，吸声器可以由毛毡或其他多孔或纤维的材料构成。

另外优选地，吸声器的表面经粗糙化。由此提高了吸声器的流动阻力。

有利地，吸声器朝向流动通道地以毛毡覆盖，这减小了可能在吸声器的表面上出现的湍流并因此减低了噪声。

可选地，共振器腔可以具有从背对流动通道的共振器腔外壁出发的至少一个控制接片，该控制接片与共振器腔内壁间隔开并且平行于共振器腔的端壁延伸。如果设置有多个控制接片，则这些控制接片可以具有不同的长度。通过布置一个或多个控制接片能够实现对共振器腔的受控的压力共振构建。因此进一步提高了影响不同频率的声音降低的可能性。在通过各个共振器腔来尤其设定基本频率的同时，通过控制接片尤其可以设定更高阶的频率。

在本发明的优选的改进方案中设置的是，共振器腔内壁和共振器腔外壁构造为彼此同心地延伸的管段。共振器腔的内壁与外壁之间的连接部在此以公知的方式经由一个共振器腔的或多个共振器腔的端壁进行。这样的构造例如适合于降低与涡轮增压器相关联的空气传声和固体传声。

替选地，流动通道壁至少在相对共振器腔的边界区域内在其纵向方向上可以凹状地构成并形成开放的通道，这种构造尤其适合于与空调设施相关联的风扇共振器。

本发明的另外的细节和优点由下面的具体描述和附图得出。

附图说明

图1：示出根据本发明的用于降低空气传声和固体传声的设备的原理图；

图2：示出根据本发明的用于降低空气传声和固体传声的设备的截面的侧视图；

图3：示出沿着图4的线III-III剖开的根据本发明的另外的用于降低空气传声和固体传声的设备的空间图；

图4：示出沿线IV-IV剖开的图3的实施方式的视图。

附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。

具体实施方式

图1以剖图示出了根据本发明的用于降低空气传声和固体传声的设备10的原理图。该设备包括具有流动通道壁22的流动通道20和与流动通道壁22邻接的共振器腔40。在所示的示例中，流动通道壁22在相对共振器腔40的整个边界区域中由具有贯通开口32的吸声器30构成。然而，吸声器30的面积也可以探伸超过相对共振器腔40的边界区域，或者仅形成边界区域的一部分。朝向共振器腔40地，吸声器30被具有壁缺口44的反射性的共振器腔内壁42覆盖。

图2示出了根据本发明的用于降低空气传声和固体传声的设备10‘的截面的侧视图。该设备包括流动通道20‘，该流动通道基于其纵向中心轴线201‘沿径向方向被流动通道壁22‘界定。流动通道20‘具有入口24‘和出口26‘、声波通过它们可以进入到流动通道20‘并再次从中出来。在入口24‘与出口26‘之间布置有共振器腔40‘，该共振器腔与流动通道壁22‘邻接。流动通道壁22‘在相对共振器腔40‘的边界区域中由具有贯通开口32‘的吸声器30‘构成。朝向共振器腔40‘地，吸声器30‘被具有壁缺口44‘的反射性的共振器腔内壁42‘覆盖。在所示的实施例中，共振器腔内壁42‘仅具有一个壁缺口44‘。替选地，该共振器腔内壁也可以具有多个壁缺口44‘。此外，在图1的实施例中，吸声器30‘在相对共振器腔40‘的边界区域中的面积大于壁缺口44‘的面积。但是，当两个面积的大小近似相同时就可以足够了。优选地，吸声器30‘在相对共振器腔40‘的边界区域中的面积至少是壁缺口44‘的面积的两倍。它也可以是壁缺口44‘的面积的三倍甚至更大。优选地，吸声器30‘由在其表面上经粗糙化的泡沫材料构成。为了特别好地将湍流减低，吸声器30‘朝向流动通道20‘地可以用毛毡覆盖(在此未示出)。此外，共振器腔可以具有一个或多个控制接片(在此未示出)。

图3示出了根据本发明的用于降低空气传声的和固体传声的设备的另外的实施方式10“，其中，在流动通道20“的入口24“与出口26“之间沿声波的流动方向串联式前后相继地布置有四个共振器腔40“。这些共振器腔40“的体积通过端壁46“彼此界定。共振器腔40“可以具有控制接片50“，这些控制接片从背对流动通道20“的共振器腔外壁48“出发，与共振器腔内壁42“间隔开，并且平行于共振器腔40“的端壁46“延伸。根据图3中的实施例，各个共振器腔40“具有不同长度的控制接片50“。然而，这些控制接片50“也可以具有相同的长度。如在示出了沿着线IV-IV剖开的图3的实施例的视图的图4中可以看出，共振器腔40“具有横向于用于降低空气传声和固体传声的设备10“的纵向方向101“地具有矩形的横截面。在此，共振器腔外壁48“平行于纵向方向101“延伸，而在图3和4的实施例中，流动通道壁22“至少在相对共振器腔40“的边界区域中沿其纵向方向凹状地构成并形成开放的通道。

当然，在具体的实施方式中讨论的并附图中所示的实施方式仅是本发明的解释性的实施例，根据此处的公开文献，本领域技术人员能获得广泛的变型可行方案。

附图标记列表

10、10‘、10“ 用于降低空气传声和固体传声的设备

101“ 10“的纵向方向

20、20‘、20“ 流动通道

201‘ 20‘的纵向中心轴线

22、22‘、22“ 流动通道壁

24‘、24“ 20‘、20“的入口

26‘、26“ 20‘、20“的出口

30、30‘、30“ 吸声器

32、32‘、32“ 贯通开口

34 毛毡

40、40‘、40“ 共振器腔

42、42‘、42“ 反射性的共振器腔内壁

44、44‘、44“ 壁缺口

46“ 端壁

48“ 共振器腔外壁

50“ 控制接片

Claims (9)

1.用于降低空气传声和固体传声的设备(10、10‘、10“)，所述设备包括具有流动通道壁的流动通道和与所述流动通道壁邻接的至少一个共振器腔，其中，所述流动通道壁至少在相对所述共振器腔的边界区域的一部分中由吸声器构成，其中，所述吸声器朝向共振器腔地被具有至少一个壁缺口的反射性的共振器腔内壁覆盖，

其特征在于，

所述吸声器被构造为设有贯通开口(32、32‘、32“)的吸声器，

并且所述设有贯通开口(32、32‘、32“)的吸声器完全覆盖所述共振器腔内壁的壁缺口，从而使得流过所述流动通道的声波强制地必须经过所述吸声器，以便到达所述至少一个共振器腔中。

2.根据权利要求1所述的设备，

其特征在于，

所述共振器腔内壁具有恰好一个壁缺口。

3.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述吸声器在相对所述共振器腔的边界区域中的面积大于所述至少一个壁缺口的面积。

4.根据权利要求3所述的设备，

其特征在于，

所述吸声器在相对所述共振器腔的边界区域中的面积至少是所述至少一个壁缺口的面积的两倍。

5.根据权利要求3所述的设备，

其特征在于，

所述吸声器在相对所述共振器腔的边界区域中的面积至少是所述至少一个壁缺口的面积的三倍。

6.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述吸声器由泡沫材料构成。

7.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述吸声器的表面是经粗糙化的。

8.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述吸声器朝向流动通道被毛毡(34)覆盖。

9.根据权利要求1或2所述的设备，

其特征在于，

所述流动通道壁至少在相对所述共振器腔的边界区域中沿其纵向方向(101“)凹状地构成并形成开放的通道。