CN115111026A - 消声器 - Google Patents

Abstract

一种消声器，包括具有用于接收气流的入口和用于排出气流的出口的壳体、用于引导壳体中的气流的导流装置和多腔谐振器。导流装置具有带有第一分支出口和第二分支出口的联结部。其中，第一分支出口通向多腔谐振器的谐振器颈部，第二分支出口通向一贯穿管，该贯穿管被设置成从入口到出口至少基本没有中断。

Description

消声器

技术领域

本发明涉及一种消声器，特别是用于排气系统的消声器。

背景技术

消声器通常包括壳体、导流装置和多腔谐振器。壳体具有用于接收气流的入口和用于排出气流的出口。导流装置用于引导壳体中的气流。多腔谐振器具有至少两个独立的谐振腔，每个谐振腔具有相应的谐振器颈部。导流装置具有带有第一分支出口和第二分支出口的联结部。其中，第一分支出口通向多腔谐振器的谐振器颈部。

这种消声器通常用于减少气体输送系统（例如废气、加热或通风系统）中的噪音排放。谐振器，例如亥姆霍兹谐振器（Helmholtz resonator），能够通过共振吸收专门抑制特定频段的噪音排放。

消声器会产生背压，这在许多应用中会对更高级别的系统产生不利影响。例如，排气系统中的高背压会降低相关的内燃机的性能。由于排气净化装置（例如催化转化器）也会增加了背压，而对排气净化的要求也在增加，因此特别强烈地希望尽可能降低排气系统中消声器的背压。

因此，意图降低如上描述的消声器产生的背压，同时保持可接受的降噪效果。

发明内容

所提出的技术问题通过具有以下特征的消声器来解决。

根据本发明，第二分支出口通向一贯穿管，该贯穿管被设置成从入口到出口至少基本没有中断。

贯穿管提供通过整个壳体的连续流动路径，从而确保特别低的背压。与具有反射点和类似几何形状变化的消声器相比，由于气流没有中断，贯穿管只产生很少程度上的堵塞。

本发明中，至少基本没有中断的贯穿管被理解为不被腔室、自由空间等中断的管道。另一方面，管壁中的局部穿孔或独立管线的接头或联结部不应理解为在本发明意义上的中断。

具有两个或更多个谐振腔以及相应的谐振器颈部的多腔谐振器能够选择性衰减两个或更多个频率，特别是当腔室通过串联连接彼此结合时。特别地，谐振腔和/或谐振器颈部可以具有不同的几何形状并且因此可以有目的地调整谐振频率。

多腔谐振器的独立的谐振腔可以串联连接。这意味着可以采用一种顺次的多腔室布置。特别地，可以规定，一个谐振器颈部连接到第一分支出口并且另一个谐振器颈部将两个独立的谐振腔彼此连接。在给定体积和给定颈部长度的情况下，与简单谐振器或具有并联连接的谐振腔的多腔室系统相比，通过提供相对较大的颈部直径，顺次的多腔谐振器可以更好地调谐到低频。由此，可以提高消声器的效果，特别是在经常需要衰减的低频范围内。

与并联的谐振腔相比，串联的谐振腔的另一个优点是不需要额外的联结部，因此对安装空间的需求更少并且可以实现更简单的结构。限定为单个联结部能够在给定贯穿管尺寸的情况下使得可用管道长度最大化。

与热气体流过的腔室相比，多腔谐振器的谐振腔相对较冷。因此，它们降低了消声器表面温度。这意味着它们会引起在消声器部件的表面上的热释放。

联结部优选设置在入口区域。这确保了气流一进入消声器就已经连接到多腔谐振器，并且还能够进入低堵塞的贯穿管。

第一分支出口和第二分支出口可以朝向相反的方向。这导致了特别紧凑的设计。例如，联结部可以设计为类似于T形。根据应用，联结部也可以设计为类似于Y形或F形。

特别地，入口可以由接入管承口形成，该接入管承口至少基本垂直地通入导流装置的直线区段中。这种情况下，分配给第一分支出口的直线区段可以形成为谐振器颈部，从而节省安装空间，并且无需为谐振器颈部提供独立的部件。

入口入口管接头，该入口管接头至少大致直角地通到导流装置的直线段中。分配给第一分支输出的直线段部分可以在这种配置中形成谐振器颈部，并且谐振器颈部提供单独的部件。

除了联结部的穿孔和/或开口位置以外，贯穿管优选地具有连续的管壁，因此很大程度上避免了气流产生堵塞。

根据本发明的另一实施例，消声器设置有吸收腔，其中布置有吸音材料。已经发现，通过结合利用多腔谐振器的选择性衰减和吸收腔的宽频带衰减，可以实现特别有效的噪声消除。此外，吸收腔还具有隔热作用。这意味着吸音材料还可以减少消声器部件表面的热负荷。并且，如前所述，谐振腔也能降低表面温度，因为热气体不会流过它们。这种多腔谐振器和吸收腔的组合以特别显著的方式降低了消声器表面上的热负荷。吸音材料例如可以是岩棉、玻璃棉或类似物。

吸收腔可由多腔谐振器的谐振腔之一形成。为此目的，其中一个谐振腔可以至少部分地填充有吸音材料。

反之，根据一优选的变化例，吸收腔被设置为与多腔谐振器的谐振腔分别的腔室。

可以这样设计，贯穿管穿过吸收腔并通过穿孔与其连接。

吸收腔可以布置在多腔谐振器的两个谐振腔之间。这实现了特别紧凑的设计。原则上，吸收腔也可以设置在消声器的边缘区域。

壳体可以被两个隔断分为三个接连的腔室。这三个接连的腔室中的中间腔室被设置为吸收腔，或者三个接连的腔室全都被设置为多腔谐振器的谐振腔。在第一种情况下，是两个选择性衰减和一个宽带衰减的组合，在后一种情况下，是三个选择性衰减的组合。

可以设置连接管，多腔谐振器的谐振器颈部或谐振腔通过连接管被连接到贯穿管。采用这样的连接管，可以独立于谐振器颈部和谐振腔的几何形状来影响多腔谐振器的有效频率。这意味着消声器有更多的可能性来适配于声学要求。

连接管优选在出口区域通向贯穿管。这种用作旁路的连接管已被证明在谐振频率的可调谐性方面特别有利。

贯穿管可以穿过多腔谐振器的至少一个谐振腔，以最小化消声器对空间的需求。

根据一个特定的实施例，贯穿管通过管壁中设置的至少一个穿孔连接到谐振腔。这为有目的性地影响多腔谐振器的有效频率开辟了另一种可能性，而与谐振器颈部和谐振腔的几何形状无关。穿孔可以是管壁中的简单开口。贯穿管也可以通过多个凹部，特别是通过洞或穿孔连接到谐振腔。

贯穿管可以设置有至少一个回转管路，用于使气流偏转至少基本180°。由此，相对较长的贯穿管可以容纳在比较小的壳体中。为了节省安装空间，可以将回转管路设置在多腔谐振器的谐振腔中。

本发明还涉及一种气体输送系统，特别是内燃机的排气系统，其具有气体管路和至少一个集成在气体管路中的消声器。

根据本发明，该消声器按照如上所述来设计。

本发明的进一步描述也可以在说明书具体实施方式和附图中体现。

附图说明

下面参照附图以示例的方式描述本发明。

图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的消声器；

图2示出了根据本发明的第二实施例的消声器；

图3示出了根据本发明的第三实施例的消声器；

图4示出了根据本发明的第四实施例的消声器；

图5示出了根据本发明的第五实施例的消声器。

具体实施方式

如图1所示，一种根据本发明的消声器11具有壳体13，其优选地由耐热材料例如钢制成。壳体13通过两个隔断15、16被分成三个接连的腔室17、18、19。壳体13具有用于接收气流的入口21和用于排出气流的出口23。入口21和出口23可以设置有各自的法兰或类似物，用于将消声器11集成到图1中未示出的气体输送系统（例如排气系统）中。

导流装置25在入口21和出口23之间延伸，并在消声器11工作时引导从入口21接收的气流通过壳体13。由接入管承口27形成的入口21至少近似直角地通入导流装置25的直线区段29，在示例性示出的实施例中，该直线区段延伸穿过三个接连的腔室17、18、19中的中间腔室18。

接入管承口27在直线区段29中的接头形成了具有第一分支出口31和第二分支出口32的联结部30。首先，直线区段29上分配给第一分支出口31的部分（位于图示右侧）穿过图中右侧的隔断16，并敞开地终止于外侧腔室19。延伸穿过中间腔室18的连接管41还将两个外侧腔室17、19彼此连接。这使得多腔谐振器35具有由外侧腔室19形成的第一谐振腔39，以及位于图中左侧的外侧腔室17在第一谐振腔39的下游形成为第二谐振腔43。谐振器颈部37分配给第一谐振腔39，而由连接管41形成的另一谐振器颈部45分配给第二谐振腔43。多腔谐振器35的两个谐振频率可以通过谐振腔39、43的体积以及通过谐振器颈部37、45的直径和长度来调节。清楚起见，在图1中以不同的尺寸示出谐振腔39、43。多腔谐振器35具有两个串联的谐振腔39、43这一布置产生了扩展的降噪效果。

第二分支出口32通向贯穿管47，该贯穿管被设计成从入口21到出口23至少基本上没有中断。贯穿管47通过图中左侧的隔断15被引导到第二谐振腔43中，并在其中形成用于使气流偏转至少基本180°的回转管路50。然后贯穿管47被引导回中间腔室18并通过右侧的隔断16进入第一谐振腔39，它穿过其中形成转弯49后并入到出口23中。

中间腔室18填充有例如玻璃棉等吸音材料53（用斜阴影线表示）因此，中间腔室18形成消声器11的吸收腔55。贯穿管47在吸收腔55的区域中具有穿孔57，并因此与吸收腔55流体连通。吸收腔55的吸音材料53确保了宽频带的声音吸收，另外还用于隔热。

根据未图示的实施例，可提供连接管，通过其将多腔谐振器35的谐振器颈部37、45之一或者谐振腔39、43之一连接到贯穿管47。例如，第一谐振腔39的谐振器颈部37可以连接到出口23区域中的贯穿管47。多腔谐振器35的衰减特性可以具体地被这些串扰管道或者旁路管道所影响。当谐振腔39、43的尺寸和几何形状由于结构规范而只能在有限的范围内变化时，这是特别有利的。可以设置多个如上所述的连接管。

用于具体影响多腔谐振器35的衰减特性的另一种可能性由贯穿管47的管壁中的一个或多个穿孔产生，优选地在出口23的区域中，贯穿管47通过穿孔与第一谐振腔39流体连通。

图2示出了根据本发明的消声器11'的替代实施例，与图1相比，该视图相对于侧边进行旋转。消声器11'的设计类似于图1所示的消声器11，但具有带有缩短的贯穿管47'的导流装置25'。其没有回转管路并且在到达第二谐振腔43之后不会重新进入吸收腔55，而是在第二谐振腔43的区域中离开壳体13。缩短贯穿管47'的设计使得能够进一步降低背压。

根据本发明的消声器11''的另一个替代实施例在图3中示出。此处，贯穿管47'与根据图2的实施例一样被缩短。但是，与根据图2的实施例相比，中间腔室18不是被设计为吸收腔，而是被设计为附加的谐振腔63。因此，不设置吸音材料，尽管原则上是可能的，即，尽管所有腔室17、18、19均被设置为谐振腔39、43、63，但可以在腔室17、18、19中的至少一个中设置吸音材料。此外，提供形成谐振器颈部65的另一连接管67，用于将附加的谐振腔63连接到第二谐振腔43。贯穿管47'也设计为没有穿孔。因此形成了这样的多腔谐振器35'，其具有串联连接的三个谐振腔39、43、63以及相应扩展的衰减频谱。原则上，还可以提供多于三个的串联连接的谐振腔39、43、63。

图4所示的根据本发明的消声器11的实施例与图2所示的实施例相似，其中缩短的贯穿管47'在第一谐振腔39的区域中离开壳体13。此外，入口21和出口23分别位于壳体13背对吸收腔55的相对侧上。联结部30'也具有类似Y的形状。

图5示出了根据本发明的消声器11的另一实施例，其中，与图4相比，联结部30''具有F形形状。此外，吸收腔55不设置在谐振腔39、43之间，而是第二谐振腔43设置在吸收腔55和第一谐振腔39之间。穿孔57位于联结部30''的区域中。

多腔谐振器35、35'与没有中断的贯穿管47、47'的组合，可以在相对较低的背压下，获得对于许多应用来说足够的声音衰减。

附图标记列表

11、11'、11'' 消声器

13 壳体

15 隔断

16 隔断

17 外侧腔室

18 中间腔室

19 外侧腔室

21 入口

23 出口

25、25' 导流装置

27 接入管承口

29 直线区段

30、30'、30'' 联结部

31 第一分支出口

32 第二分支出口

35、35' 多腔谐振器

37 谐振器颈部

39 第一谐振腔

41 连接管

43 第二谐振腔

45 谐振器颈部

47、47' 贯穿管

49 转弯

50 回转管路

53 吸音材料

55 吸收腔

57 穿孔

63 附加谐振腔

65 谐振器颈部

67 连接管

Claims (18)

1.一种消声器（11，11'，11''），特别是用于排气系统的消声器，包括壳体（13）、导流装置（25，25'）和多腔谐振器（35，35'），所述壳体具有用于接收气流的入口（21）和用于排出气流的出口（23），所述导流装置用于引导所述壳体（13）中的气流，所述多腔谐振器具有至少两个独立的谐振腔（39，43，63），每个谐振腔具有相应的谐振器颈部（37，45，65），所述导流装置（25，25'）具有带有第一分支出口（31）和第二分支出口（32）的联结部（30，30'，30''），所述第一分支出口（31）位于所述多腔谐振器（35，35'）的一个谐振器颈部（37）中，

其特征在于，

所述第二分支出口（32）接入到一贯穿管（47，47'）中，所述贯穿管被设置成从所述入口（21）到所述出口（23）至少基本不被中断。

2.根据权利要求1所述的消声器1，

其特征在于，

所述多腔谐振器（35，35'）的各个独立的谐振腔（39，43，63）串联连接。

3.根据权利要求1或2所述的消声器，

其特征在于，

所述联结部（30，30'，30''）设置在所述入口（21）的区域。

4.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述第一分支出口（31）和所述第二分支出口（32）朝向相反的方向。

5.根据权利要求4所述的消声器，

其特征在于，

所述入口（21）由接入管承口（27）形成，所述接入管承口至少基本垂直地接入所述导流装置（25，25'）的直线区段（29）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述贯穿管（47，47'）除了任何联结部的穿孔（57）和/或开口位置以外，具有连续的管壁。

7.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述消声器（11，11'）包括吸收腔（55），其中设置有吸音材料（53）。

8.根据权利要求7所述的消声器，

其特征在于，

所述吸收腔由所述多腔谐振器（35，35'）的谐振腔（39，43，63）之一形成。

9.根据权利要求7所述的消声器，

其特征在于，

所述吸收腔（55）被设置为独立于所述多腔谐振器（35，35'）的谐振腔（39，43，63）以外的腔室。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述贯穿管（47，47'）穿过所述吸收腔（55）并通过穿孔（57）与其连接。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述吸收腔（55）被设置在所述多腔谐振器（35）的两个谐振腔（39，43）之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述壳体（13）通过两个隔断（15，16）被分为三个接连的腔室（17，18，19），所述三个接连的腔室中的中间腔室（18）被设置为吸收腔（55），或者三个接连的腔室（17，18，19）均被设置为所述多腔谐振器（35'）的谐振腔（39，43，63）。

13.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

至少一个连接管，通过所述连接管，所述多腔谐振器（35，35'）的谐振器颈部（37，45，65）或谐振腔（39，43，63）被连接到所述贯穿管（47，47'）。

14.根据权利要求13所述的消声器，

其特征在于，

所述连接管在所述出口（23）的区域中通入所述贯穿管（47，47'）。

15.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述贯穿管（47，47'）穿过所述多腔谐振器（35，35'）的至少一个谐振腔（39，43，63）。

16.根据权利要求14所述的消声器，

其特征在于，

所述贯穿管（47，47'）通过管壁上的至少一个穿孔连接到所述谐振腔（39，43，63）。

17.根据前述权利要求中任一项所述的消声器，

其特征在于，

所述贯穿管（47）具有至少一个转弯（50），用于使气流偏转至少大致180°。

18.一种气体输送系统，特别是内燃机的排气系统，

包括气体管路和至少一个集成在所述气体管路中的消声器，

其特征在于，

所述消声器是根据前述权利要求中任一项所述的消声器（11，11'，11''）。

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