CN115862580A - 一种高压气体消音器及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明利用静电纺丝技术制备出具有特殊结构的SiO2纤维(直径500‑600nm)‑SiO2纤维(直径200‑300nm)‑碳纤维三层复合纤维膜，利用SiO2纤维(直径500‑600nm)‑SiO2纤维(直径200‑300nm)‑碳纤维三层复合纤维层的逐级消音并结合消音器多个消音筒的有效泄压实现噪音的有效消除。本发明生产工艺操作简单易实现，原料安全环保无污染，且利用本发明的高压气体消音器，可将生产过程中产生的高压气体噪音扩散到大气中的声音控制在60db(A)以内，达到国家声环境质量标准2类声环境功能区的要求，可广泛应用于内燃机、鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等设备的日常生产中。
Description
技术领域
本发明涉及排气设备技术领域，具体涉及一种高压气体消音器及其生产工艺。
背景技术
内燃机、鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等设备是与人们生活息息相关的，同时与当前的经济活动是不可分割的，在其作业过程中，需要连续工作或在工作过程中需放空气体时，例如空气钻井过程中的放空气流通常能达到10MPa以上，会产生持续的高强度的噪音(1米范围噪音量近120分贝)，同时人们对噪音污染认识不够，对于高压排气管路的消音一直没有引起人们足够的重视，进而对作业人员产生刺激，损坏人的听力，对人的健康产生影响，所以解决相关设备的噪音问题迫在眉睫。
消音器用来降低高压放空气流产生的噪音音量，从而保护操作人员的安全。它的特点是允许气流通过，利用其内部结构、材料等起到阻断或减少声音通过的效果，从而起到降噪的效用。因此，开发一种高压气体消音器，解决相关设备的噪音问题势在必行。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有排气设备技术应用存在的不足，本发明的目的是提供一种高压气体消音器及其生产工艺，利用本发明的高压气体消音器，可将生产过程中产生的高压气体噪音扩散到大气中的声音控制在60db(A)以内，达到国家声环境质量标准2类声环境功能区的要求。消除噪音明显，原料无污染成本低，安全环保，可广泛应用于内燃机、鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等设备的日常生产中。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种高压气体消音器及其生产工艺，
一种高压气体消音器，所述消音器包括：
支撑机构：消音器的支撑固定；
法兰：链接入口接管和消音器；
消音器；
所述消音器以接管为中心依次设置第一层消音筒、第二层消音筒、外壁消音筒，所用消音筒均采用钢板卷制，消音筒两端均采用加强筋与外壁加固连接。
所述消音器消音筒的外壁均由SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)-碳纤维三层复合纤维膜贴附。
本发明还提供了上述技术方案所述的高压气体消音器的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1、将正硅酸乙酯(TEOS)溶解于无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中并搅拌均匀，并依次加入无水草酸和聚乙烯吡咯烷酮并搅拌均匀，获得纺丝前驱体溶液并进行两阶段静电纺丝(碳纤维为接收材料)，随后经高温煅烧后获得SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)-碳纤维三层复合纤维膜。
步骤2、将消音器主用材碳钢按所需尺寸进行成型，将三层纤维复合层按需贴附于碳钢上，经焊接后获得高压气体消音器。
优选的，所述无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合比例为1:1.0，正硅酸乙酯(TEOS)与无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液的体积比为1：1-1.5，所加无水草酸为0.01-0.02mol，所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K45，聚乙烯吡咯烷酮占纺丝前驱体溶液的质量分数为18-22wt％。
优选的，所述第一段静电纺丝工艺参数为：正电压12-14kv，负电压2-3kv，接收距离12-14cm，注射泵流速0.8-1.2mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.51mm。
优选的，所述第二段静电纺丝工艺参数为：正电压15-18kv，负电压3-5kv，接收距离15-16cm，注射泵流速0.6-0.8mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.33mm。
优选的，所述纤维煅烧工艺为：从室温缓慢加热到300-350℃，升温速率设置为0.5-1℃/min，保温4h后随炉缓慢冷却至室温。
(三)与现有技术相比，本发明方法的有益效果是：
本发明利用静电纺丝技术制备出具有特殊结构的SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)-碳纤维三层复合纤维膜，并将其贴附于消音器外壁，获得高压气体消音器。一方面，外两层SiO2纤维经煅烧时的溶剂挥发与分解使纤维中存在大量气孔，且纤维尺寸达到纳米级别，纤维之间也会形成纳米级微孔，声波进入到材料内部，会被纳米纤维网形成的薄层高效转化成了热能，从而有效消音；另一方面，第一层SiO2纤维与第二层SiO2纤维两者纤维长径比不同，孔隙率也存在差异，当声波进入两层SiO2纤维层时会被有效吸附消除，位于底层的碳纤维也能进一步吸收声波，利用SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)-碳纤维三层复合纤维层的逐级消除可有效降低噪音。此外，本文设计的消音器存在多个消音筒可对高压气体有效泄压消音。
本发明的生产工艺操作简单易实现，原料安全环保无污染，且利用本发明的高压气体消音器，可将生产过程中产生的高压气体噪音扩散到大气中的声音控制在60db(A)以内，达到国家声环境质量标准2类声环境功能区的要求，可广泛应用于内燃机、鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等设备的日常生产中。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)三层纤维层材料结构示意图；
图2是本发明消音器的具体结构示意图；
图3是本发明一种高压气体消音器的示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种高压气体消音器及其生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、将正硅酸乙酯溶解于体积比为1：1-1.5的无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中搅拌均匀，其中无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合比例为1:1；
步骤1.2、在上述溶液中依次加入0.01-0.02mol无水草酸和聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，获得纺丝前驱体溶液；聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K45，聚乙烯吡咯烷酮占纺丝前驱体溶液的质量分数为18-22wt％；
步骤1.3、将前驱体溶液进行静电纺丝(碳纤维为接收材料)，通过调控纺丝工艺参数获得两层长径比不同的均匀连续纤维原丝膜；
第一段静电纺丝工艺参数为：正电压12-14kv，负电压2-3kv，接收距离12-14cm，注射泵流速0.8-1.2mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.51mm；
第二段静电纺丝工艺参数为：正电压15-18kv，负电压3-5kv，接收距离15-16cm，注射泵流速0.6-0.8mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.33mm；
步骤1.4、将纤维原丝膜置于程序升温炉中进行高温煅烧获得SiO2纳米纤维；具体过程为：将纤维原丝膜置于程序升温炉中，调节升温炉内温度，从室温缓慢加热到300-350℃，升温速率设置为0.5-1℃/min，保温4h后随炉缓慢冷却至室温，获得SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)三层纤维层材料；
步骤1.5、将消音器主用材碳钢按所需尺寸进行成型，将三层纤维复合层按需贴附于碳钢上，经焊接后获得高压气体消音器。
实施例1
一种高压气体消音器及其生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、将正硅酸乙酯溶解于体积比为1：1的无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中搅拌均匀，其中无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合比例为1:1；
步骤1.2、在上述溶液中依次加入0.01mol无水草酸和聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，获得纺丝前驱体溶液；聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K45，聚乙烯吡咯烷酮占纺丝前驱体溶液的质量分数为18wt％；
步骤1.3、将前驱体溶液进行静电纺丝(碳纤维为接收材料)，通过调控纺丝工艺参数获得两层长径比不同的均匀连续纤维原丝膜；
第一段静电纺丝工艺参数为：正电压12kv，负电压2kv，接收距离12cm，注射泵流速0.8mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.51mm；
第二段静电纺丝工艺参数为：正电压15kv，负电压3kv，接收距离15cm，注射泵流速0.6mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.33mm；
步骤1.4、将纤维原丝膜置于程序升温炉中进行高温煅烧获得SiO2纳米纤维；具体过程为：将纤维原丝膜置于程序升温炉中，调节升温炉内温度，从室温缓慢加热到300℃，升温速率设置为0.5℃/min，保温4h后随炉缓慢冷却至室温，获得SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)三层纤维层材料；
步骤1.5、将消音器主用材碳钢按所需尺寸进行成型，将三层纤维复合层按需贴附于碳钢上，经焊接后获得高压气体消音器。
实施例2
一种高压气体消音器及其生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、将正硅酸乙酯溶解于体积比为1：1.3的无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中搅拌均匀，其中无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合比例为1:1；
步骤1.2、在上述溶液中依次加入0.01mol无水草酸和聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，获得纺丝前驱体溶液；聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K45，聚乙烯吡咯烷酮占纺丝前驱体溶液的质量分数为20wt％；
步骤1.3、将前驱体溶液进行静电纺丝(碳纤维为接收材料)，通过调控纺丝工艺参数获得两层长径比不同的均匀连续纤维原丝膜；
第一段静电纺丝工艺参数为：正电压13kv，负电压2kv，接收距离13cm，注射泵流速1.0mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.51mm；
第二段静电纺丝工艺参数为：正电压16kv，负电压4kv，接收距离15cm，注射泵流速0.7mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.33mm；
步骤1.4、将纤维原丝膜置于程序升温炉中进行高温煅烧获得SiO2纳米纤维；具体过程为：将纤维原丝膜置于程序升温炉中，调节升温炉内温度，从室温缓慢加热到300℃，升温速率设置为0.5-1℃/min，保温4h后随炉缓慢冷却至室温，获得SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)三层纤维层材料；
步骤1.5、将消音器主用材碳钢按所需尺寸进行成型，将三层纤维复合层按需贴附于碳钢上，经焊接后获得高压气体消音器。
实施例3
一种高压气体消音器及其生产工艺，具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、将正硅酸乙酯溶解于体积比为1：1.5的无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中搅拌均匀，其中无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合比例为1:1；
步骤1.2、在上述溶液中依次加入0.02mol无水草酸和聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，获得纺丝前驱体溶液；聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K45，聚乙烯吡咯烷酮占纺丝前驱体溶液的质量分数为22wt％；
步骤1.3、将前驱体溶液进行静电纺丝(碳纤维为接收材料)，通过调控纺丝工艺参数获得两层长径比不同的均匀连续纤维原丝膜；
第一段静电纺丝工艺参数为：正电压14kv，负电压3kv，接收距离14cm，注射泵流速1.2mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.51mm；
第二段静电纺丝工艺参数为：正电压18kv，负电压5kv，接收距离16cm，注射泵流速0.8mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.33mm；
步骤1.4、将纤维原丝膜置于程序升温炉中进行高温煅烧获得SiO2纳米纤维；具体过程为：将纤维原丝膜置于程序升温炉中，调节升温炉内温度，从室温缓慢加热到350℃，升温速率设置为1℃/min，保温4h后随炉缓慢冷却至室温，获得SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)三层纤维层材料；
步骤1.5、将消音器主用材碳钢按所需尺寸进行成型，将三层纤维复合层按需贴附于碳钢上，经焊接后获得高压气体消音器。
本发明的高压气体消音器，可将生产过程中产生的高压气体噪音扩散到大气中的声音控制在60db(A)以内，达到国家声环境质量标准2类声环境功能区的要求。消除噪音明显，原料无污染成本低，安全环保，可广泛应用于内燃机、鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等设备的日常生产中。综上所述，本发明制得的高压气体消音器取得了显著的进步，并为后续的开发研究工作提供了有益的指引，具有较强的启示意义。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种高压气体消音器，所述消音器包括：支撑机构：消音器的支撑固定；法兰：链接入口接管和消音器；消音器。
2.根据权利要求1所述的高压气体消音器，其特征在于，所述消音器以接管为中心依次设置第一层消音筒、第二层消音筒、外壁消音筒，所用消音筒均采用钢板卷制，消音筒两端均采用加强筋与外壁加固连接。
3.根据权利要求1所述的高压气体消音器，其特征在于，所述消音器消音筒的外壁均由SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)-碳纤维三层复合纤维膜贴附。
4.权利要求1-3任意一项所述高压气体消音器的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1、将正硅酸乙酯(TEOS)溶解于无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中并搅拌均匀，并依次加入无水草酸和聚乙烯吡咯烷酮并搅拌均匀，获得纺丝前驱体溶液并进行两阶段静电纺丝(碳纤维为接收材料)，随后经高温煅烧后获得SiO2纤维(直径500-600nm)-SiO2纤维(直径200-300nm)-碳纤维三层复合纤维膜。
步骤2、将消音器主用材碳钢按所需尺寸进行成型，将三层纤维复合层按需贴附于碳钢上，经焊接后获得高压气体消音器。
5.根据权利要求4所述高压气体消音器的生产工艺，其特征在于，所述无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合比例为1:1.0，正硅酸乙酯(TEOS)与无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液的体积比为1：1-1.5，所加无水草酸为0.01-0.02mol，所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K45，聚乙烯吡咯烷酮占纺丝前驱体溶液的质量分数为18-22wt％。
6.根据权利要求4所述高压气体消音器的生产工艺，其特征在于，所述第一段静电纺丝工艺参数为：正电压12-14kv，负电压2-3kv，接收距离12-14cm，注射泵流速0.8-1.2mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.51mm。
7.根据权利要求4所述高压气体消音器的生产工艺，其特征在于，所述第二段静电纺丝工艺参数为：正电压15-18kv，负电压3-5kv，接收距离15-16cm，注射泵流速0.6-0.8mL/h，温度20℃，相对湿度45％RH-55％RH，针头直径0.33mm。
8.根据权利要求4所述高压气体消音器的生产工艺，其特征在于，所述纤维煅烧工艺为：从室温缓慢加热到300-350℃，升温速率设置为0.5-1℃/min，保温4h后随炉缓慢冷却至室温。
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|---|---|
| CN115862580B (zh) | 2024-05-28 |
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