CN115324942B - 一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构 - Google Patents

一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，包括进气旁通再循环结构本体，进气旁通再循环结构本体内孔的两端分别为进气管进气口和进气管出气口，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管出气口的一侧加工有进气旁通再循环结构气流进口，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管进气口的一侧加工有进气旁通再循环结构气流出口，进气旁通再循环结构气流出口为波浪形状。本发明解决了现有的增压发动机的压气机产生的噪声过大，导致过大的噪声增加了设备正常运行的潜在隐患，且不利于工作人员的正常工作和生活的问题。

Description

一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构
技术领域
本发明涉及的是一种发动机增压器，具体地说是增压器的进气结构。
背景技术
近年来，为了满足现代内燃机高动力性、高经济指标的要求，尤其是运输式和工程机械用增压柴油机所提出的在宽广的转速和负荷范围内应保持足够的增压压力以获得满意的低速性能(经济性能及排放指标)的要求，与之相匹配的增压器压气机要在具有高效率的同时还必须拥有较宽的适用流量范围，特别是在小流量时要求达到较高的压比。这样压气机的喘振线必须向小流量方向移动。采用压气机进气旁通再循环(MWE)系统是拓宽压气机流量范围的有效技术措施，目前已得到广泛地应用。
随着设计技术的进步，涡轮增压器不断向着大流量、高压比发展，增压器的噪声问题也日益突出。过大的噪声不仅是设备正常运行的潜在隐患，同时也不利于工作人员的正常工作和生活。大量研究证实，压气机的气动噪声声压级频率高，是增压器的主要噪声源之一，降低压气机的气动噪声，便可以有效地减小增压器的整机噪声。而降低噪声的主要办法之一就是在噪声的传播途径上对噪声进行控制，目前多采用加装消声器的方式来降低噪声，少有通过改变压气机进气管的结构来降低噪声的措施。
综上所述，现有的增压发动机的压气机产生的噪声过大，导致过大的噪声增加了设备正常运行的潜在隐患，且不利于工作人员的正常工作和生活的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供解决现有的增压发动机的压气机产生的噪声过大，导致过大的噪声增加了设备正常运行的潜在隐患，且不利于工作人员的正常工作和生活等问题的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构。
本发明的目的是这样实现的：
本发明包括进气旁通再循环结构本体，进气旁通再循环结构本体内沿圆周方向加工有进气旁通再循环腔体，进气旁通再循环结构本体内孔的两端分别为进气管进气口和进气管出气口，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管出气口的一侧加工有进气旁通再循环结构气流进口，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管进气口的一侧加工有进气旁通再循环结构气流出口，进气旁通再循环结构气流出口为波浪形状，进气旁通再循环结构气流进口和进气旁通再循环结构气流出口均与进气旁通再循环腔体相通。
本发明还可以包括：
1、进气旁通再循环结构本体包括进气管法兰、进气旁通再循环结构外壁、进气旁通再循环结构封口、进气旁通再循环结构内壁，进气旁通再循环结构内壁一端与进气管法兰的端面固定连接，进气旁通再循环结构内壁的外部套设有进气旁通再循环结构外壁，进气旁通再循环结构外壁的一端与进气管法兰固定连接，进气旁通再循环结构内壁远离进气管法兰一端的外侧面通过进气旁通再循环结构封口与进气旁通再循环结构外壁的内侧面固定连接，进气旁通再循环结构内壁靠近进气管法兰一端的外侧面通过内外壁连接柱与进气旁通再循环结构外壁的内侧面固定连接，进气管法兰、进气旁通再循环结构外壁、进气旁通再循环结构封口和进气旁通再循环结构内壁之间形成进气旁通再循环腔体。
2、进气旁通再循环结构内壁、进气旁通再循环结构外壁和进气管法兰同轴设置。
3、进气旁通再循环结构气流出口所呈现的波浪形状为三角函数的形状。
4、进气旁通再循环结构气流出口所呈现的波浪形状为线性函数、二次函数或三次函数的形状。
5、进气旁通再循环结构气流出口所呈现的波浪形状为非连续的段落型的函数的形状。
6、进气旁通再循环结构气流出口的宽度均匀一致。
7、进气旁通再循环结构气流出口的宽度沿圆周方向由窄至宽依次递增。
8、进气旁通再循环结构气流进口为圆环形开口。
本发明的优势在于：本发明中由于进气旁通再循环结构气流出口的波浪形结构，使得从进气旁通再循环结构气流进口到进气旁通再循环结构气流出口的距离是在一个范围内取值，这样就会从进气旁通再循环结构气流出口传递出很多列在进气旁通再循环腔中传递距离不同的声波，每列声波和每列声波之间的行程差在范围内是连续的，这就使得从该发明的进气旁通再循环结构气流出口传递出的声波之间的干涉可以对一个频带内的噪声都起到降噪的效果。
附图说明
图1为本发明的剖面立体图；
图2为本发明的剖面平面图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-2，具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，它包括进气旁通再循环结构本体，进气旁通再循环结构本体为圆形管状结构，进气旁通再循环结构本体内沿圆周方向加工有进气旁通再循环腔体，所述进气旁通再循环腔体为圆环形腔体，进气旁通再循环结构本体内孔的两端分别为进气管进气口4和进气管出气口8，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管出气口8的一侧加工有进气旁通再循环结构气流进口7，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管进气口4的一侧加工有进气旁通再循环结构气流出口5，进气旁通再循环结构气流出口5为波浪形状，所述进气旁通再循环结构气流进口7和进气旁通再循环结构气流出口5均与进气旁通再循环腔体相连通。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构本体包括进气管法兰1、进气旁通再循环结构外壁2、进气旁通再循环结构封口3、进气旁通再循环结构内壁6和多个内外壁连接柱9，进气旁通再循环结构外壁2和进气旁通再循环结构内壁6均为圆形管状结构，进气旁通再循环结构内壁6一端与进气管法兰1的端面固定连接，进气旁通再循环结构内壁6的外部套设有进气旁通再循环结构外壁2，进气旁通再循环结构外壁2的一端与进气管法兰1固定连接，进气旁通再循环结构内壁6远离进气管法兰1一端的外侧面通过进气旁通再循环结构封口3与进气旁通再循环结构外壁2的内侧面固定连接，进气旁通再循环结构内壁6靠近进气管法兰1一端的外侧面通过多个内外壁连接柱9与进气旁通再循环结构外壁2的内侧面固定连接，进气管法兰1、进气旁通再循环结构外壁2、进气旁通再循环结构封口3和进气旁通再循环结构内壁6之间形成进气旁通再循环腔体。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构内壁6、进气旁通再循环结构外壁2和进气管法兰1同轴设置。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气管进气口4位于进气旁通再循环结构内壁6远离进气管法兰1的一端，进气管出气口8位于进气旁通再循环结构内壁6靠近进气管法兰1的一端。如此设置，进气旁通再循环结构内壁6靠近进气管法兰1的一侧为低压环境；进气旁通再循环结构内壁6远离进气管法兰1的一侧为高压环境，气流由高压侧向低压侧流通，所以进气旁通再循环结构内壁6上靠近进气管出气口8的一侧设置进气旁通再循环结构气流进口7，进气旁通再循环结构内壁6上靠近进气管进气口4的一侧设置进气旁通再循环结构气流出口5，气流可以通过进气旁通再循环结构气流出口5流经进气旁通再循环腔体，从波浪形的进气旁通再循环结构气流出口5流出，然后再次流向叶轮进行增压。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构气流出口5所呈现的波浪形状为三角函数的形状。如此设置，使得从进气旁通再循环结构气流进口7到进气旁通再循环结构气流出口5的距离是在一个范围内取值，这样就会从进气旁通再循环结构气流出口5传递出很多列在进气旁通再循环腔中传递距离不同的声波，每列声波和每列声波之间的行程差在范围内是连续的，这就使得从该发明的进气旁通再循环结构气流出口5传递出的声波之间的干涉可以对一个频带内的噪声都起到降噪的效果。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
本实施方式中，进气旁通再循环结构气流出口5所呈现的波浪形状为三角函数的形状，而在具体实施过程中，三角函数的具体表达式可以有多种选择，还可以采取其他的方式来达到相似的效果。
具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构气流出口5所呈现的波浪形状为线性函数、二次函数或三次函数的形状。如此设置，可以采用线性函数、二次函数、三次函数等连续变化的函数作为进气旁通再循环结构气流出口5的形状，进而达到使声波的传递距离差在一定范围内变化。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构气流出口5所呈现的波浪形状为非连续的段落型的函数的形状。如此设置，可以使用非连续的段落型的函数来作为进气旁通再循环结构气流出口5的形状，进而达到使声波的传递距离差在一定范围内变化。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构气流出口5的宽度均匀一致。如此设置，进气旁通再循环结构气流出口5的宽度是均匀一致的，由于进气旁通再循环结构气流出口5为波浪形状，使得从进气旁通再循环结构气流进口7到进气旁通再循环结构气流出口5的距离是在一个范围内取值，这样就会从进气旁通再循环结构气流出口5传递出很多列在进气旁通再循环腔中传递距离不同的声波，每列声波和每列声波之间的行程差在范围内是连续的，这就使得从该发明的进气旁通再循环结构气流出口5传递出的声波之间的干涉可以对一个频带内的噪声都起到降噪的效果。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构气流出口5的宽度沿圆周方向由窄至宽依次递增。如此设置，进气旁通再循环结构气流出口5的宽度可以是变化的，即出口的形状可以存在由窄到宽的一个变化，这样可以进一步扩大声波传递的距离差的取值范围，使得该结构可以有效应对的噪声的峰值所在的频带更宽。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
具体实施方式十：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的进气旁通再循环结构气流进口7为圆环形开口。其它组成和连接关系与具体实施方式的一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
本实施方式中，进气旁通再循环结构气流进口7的宽度是固定不变的，而在具体实施过程中，可以加设可变的调节机构在进气管进气口4处，使得进气管进气口4可以沿着轴向进行运动，这样就改变了进气旁通再循环结构气流进口7的宽度，可以进一步扩大声波传递的距离差的取值范围，使得该结构可以有效应对的噪声的峰值所在的频带更宽。
工作原理
结合图1和图2说明本发明的具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构工作原理：进气旁通再循环结构气流进口7的开口位置位于进气旁通再循环内壁6靠近进气管出气口8一侧，进气旁通再循环结构气流出口5的开口位置位于进气旁通再循环内壁6靠近进气管进气口4一侧，气流可以通过进气旁通再循环结构气流进口7流经进气旁通再循环腔体，从进气旁通再循环气流出口5流出，然后再次流向叶轮进行增压。
本发明在进气旁通再循环结构气流出口5处做了特殊的结构设计，将进气旁通再循环结构气流出口5设计成为具有波浪形状的进气旁通再循环结构气流出口5，使得从进气旁通再循环结构气流进口7到进气旁通再循环结构气流出口5的距离是在一个范围内取值，这样就会从进气旁通再循环结构气流出口5传递出很多列在进气旁通再循环腔中传递距离不同的声波，每列声波和每列声波之间的行程差在范围内是连续的，这就使得从该发明的进气旁通再循环结构气流出口5传递出的声波之间的干涉可以对一个频带内的噪声都起到降噪的效果。
增压器的进气管的噪声主要由动静干涉产生，即主要会产生在旋转的叶轮和进气管出气口8交界的地方，而进气旁通再循环结构气流进口5通常位于旋转的叶轮和进气管出气口8交界处叶轮的一侧，距离交界处不远。这样产生的噪声就会通过进气管和进气旁通再循环结构传递出去。
在本发明中，声波通过进气旁通再循环结构气流进口7进入进气旁通再循环腔体，而后通过进气旁通再循环结构气流出口5传递出去，这里设噪声声波的波长为λ，从进气旁通再循环结构气流进口7到进气旁通再循环结构气流出口5的距离并不固定，由于进气旁通再循环结构气流出口5的特殊结构，使得从进气旁通再循环结构气流进口7到进气旁通再循环结构气流出口5的距离是在一个范围内取值，即距离lmin＜l＜lmax，这里取l1、l2以作说明。设定恰当的距离使得：
Figure BDA0003798613210000071
这样从进气旁通再循环结构气流出口5的不同位置传递出来的噪声声波之间存在一定的波长差，考虑两列声波之间的干涉，当两列声波中的一列声波的波峰和对方的波谷重合时，就能起到降低振幅的作用，从而达到降低噪声的效果。

Claims (8)

1.一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：包括进气旁通再循环结构本体，进气旁通再循环结构本体内沿圆周方向加工有进气旁通再循环腔体，进气旁通再循环结构本体内孔的两端分别为进气管进气口和进气管出气口，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管出气口的一侧加工有进气旁通再循环结构气流进口，进气旁通再循环结构本体内侧面上靠近进气管进气口的一侧加工有进气旁通再循环结构气流出口，进气旁通再循环结构气流出口为波浪形状，进气旁通再循环结构气流进口和进气旁通再循环结构气流出口均与进气旁通再循环腔体相通；
进气旁通再循环结构气流进口为圆环形开口；出口与该圆环形开口平行设置且同样环绕进气旁通再循环结构本体内侧面、成波浪形的结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构本体包括进气管法兰、进气旁通再循环结构外壁、进气旁通再循环结构封口、进气旁通再循环结构内壁，进气旁通再循环结构内壁一端与进气管法兰的端面固定连接，进气旁通再循环结构内壁的外部套设有进气旁通再循环结构外壁，进气旁通再循环结构外壁的一端与进气管法兰固定连接，进气旁通再循环结构内壁远离进气管法兰一端的外侧面通过进气旁通再循环结构封口与进气旁通再循环结构外壁的内侧面固定连接，进气旁通再循环结构内壁靠近进气管法兰一端的外侧面通过内外壁连接柱与进气旁通再循环结构外壁的内侧面固定连接，进气管法兰、进气旁通再循环结构外壁、进气旁通再循环结构封口和进气旁通再循环结构内壁之间形成进气旁通再循环腔体。
3.根据权利要求2所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构内壁、进气旁通再循环结构外壁和进气管法兰同轴设置。
4.根据权利要求1所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构气流出口所呈现的波浪形状为三角函数的形状。
5.根据权利要求1所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构气流出口所呈现的波浪形状为线性函数、二次函数或三次函数的形状。
6.根据权利要求1所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构气流出口所呈现的波浪形状为非连续的段落型的函数的形状。
7.根据权利要求1所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构气流出口的宽度均匀一致。
8.根据权利要求1所述的一种具有窄带峰值消声效果的进气旁通再循环结构，其特征是：进气旁通再循环结构气流出口的宽度沿圆周方向由窄至宽依次递增。
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GR01 Patent grant
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