CN117316133A - 一种消声结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消声结构，所述消声结构应用于高温工质的降噪过程，所述消声结构包括：消声结构本体；冷却系统，设置在所述消声结构本体上，所述冷却系统适于根据消声结构本体的温度状况控制消声结构本体的温度变化，以使消声结构本体具有高温环境的工作特性。当需要对消声结构进行降温时，可直接通过冷却系统对消声结构本体进行降温，进而实现对装置整体的降温。当本发明在高温介质的环境中使用时，可根据装置整体的温度状况，来选择性启动冷却系统，并可控制冷却系统中的冷却介质流量以控制降温程度，能够避免因温度过高而对消声结构本体造成损伤的可能性，能够把高温工质传递给消声结构的热量快速传递出去，防止消声结构被高温气流工质烧损。

Description

一种消声结构

技术领域

本发明涉及降噪装置技术领域，具体涉及一种消声结构。

背景技术

工业生产中经常伴随有噪声，为了有效降低噪音的传播和影响，从而创造更安静、舒适的工作环境，减少噪声对工人健康和生产效率的负面影响，在生产生活中大量采用了不同结构形式的消声结构。目前消声技术根据是否有源可以分为主动式、被动式和半主动式三种。被动式消声技术应用最为广泛，主要可分为阻性消声技术、抗性消声技术、微穿孔板消声技术等。阻性消声技术是利用声波在多孔吸声材料或特殊吸声结构中摩擦、吸收声能而实现消声的。抗性消声技术是在声波通过的管道上旁接共振腔或进行截面突变，当声波遇到管道截面积突然扩张或收缩，造成通道内声阻抗突变，使声波传播方向发生改变，某些频率的声波在声阻抗突变的界面发生反射、干涉，从而实现消声。微穿孔板式消声结构为在厚度小于1mm的金属薄板上用孔径小于1mm的钻头穿孔，开孔率控制在1％～5％之间，薄板后部预留一定空腔，空腔内不填充任何吸声材料的结构，常用有单层和双层微穿孔板结构。

现有消声技术和消声结构虽已取得了丰硕成果，且在许多场景得到了应用，但对于高温环境的消声问题，仍未得到很好地解决。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有消声技术和消声结构无法适用于高温环境的问题，从而提供一种消声结构。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种消声结构，所述消声结构应用于高温工质的降噪过程，所述消声结构包括：

消声结构本体；

冷却系统，设置在所述消声结构本体上，所述冷却系统适于根据消声结构本体的温度状况控制消声结构本体的温度变化，以使消声结构本体具有高温环境的工作特性。

进一步优化技术方案，所述消声结构本体包括：

第一板体；

第二板体，与所述第一板体之间具有间距并形成消声夹层；

至少一个消声孔板，支撑设置在所述第一板体和所述第二板体之间；

消声孔结构，开设在所述消声孔板上，所述消声孔结构的一端为噪声进口，所述消声孔结构的另一端为封堵端，所述消声孔结构的侧部与消声夹层连通；所述消声孔结构接收噪声的方向正对于封堵端，以使外部气体噪声压力传入所述消声孔结构时对所述消声孔结构内部的空气进行压缩，且将外部气体噪声压力转化为热能进行降噪。

进一步优化技术方案，所述消声孔结构包括：

主消声孔，开设在消声孔板上，一端穿过第一板体，另一端被第二板体阻挡；

至少一个次消声孔，开设在所述主消声孔的侧壁上，所述次消声孔与所述消声夹层相连通。

进一步优化技术方案，所述主消声孔的孔径大于次消声孔的孔径。

进一步优化技术方案，所述消声孔板设置有若干个，各消声孔板呈线性阵列或圆周阵列或不规则状态布置在所述第一板体和所述第二板体之间。

进一步优化技术方案，所述消声夹层内部设置有消声组件。

进一步优化技术方案，所述第一板体和所述第二板体之间设置有至少一个立柱，所述立柱适于加强第一板体和所述第二板体之间的连接强度。

进一步优化技术方案，所述消声组件包括套设在立柱上的消声金属丝，所述消声金属丝适于将噪声能量转化成振动机械能，以使噪声衰减。

进一步优化技术方案，所述冷却系统包括：

冷却介质源；

冷却介质流路，设置在所述第一板体和/或所述第二板体上；

进口管，一端与所述冷却介质源连接，另一端与冷却介质流路连接；

出口管，一端与所述冷却介质源连接，另一端与冷却介质流路连接。

进一步优化技术方案，所述冷却介质流路设置为弯折曲线状，所述冷却介质流路将各消声孔板进行均匀划分。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种消声结构，当需要对消声结构进行降温时，可直接通过冷却系统对消声结构本体进行降温，进而实现对装置整体的降温。当本发明在高温介质的环境中使用时，可根据装置整体的温度状况，来选择性启动冷却系统，并可控制冷却系统中的冷却介质流量以控制降温程度，能够避免因温度过高而对消声结构本体造成损伤的可能性，能够把高温工质传递给消声结构的热量快速传递出去，防止消声结构被高温气流工质烧损，因此本实施例适用于高温环境的噪声消声应用场景。

2.本发明提供的一种消声结构，消声孔结构接收噪声的方向正对于封堵端，一方面封堵端可对噪声进行阻挡，阻挡噪声的传播，另一方面消声孔结构内部充满气体介质，当外部气体噪声压力传入消声孔结构时，会对消声结构内部已有气体介质进行挤压，挤压过程中，声压逐渐转换为热能耗散掉，噪声逐渐衰减，进而实现降噪功能。

3.本发明提供的一种消声结构，在第一板体和第二板体之间设计了立柱和消声孔板结构，加强了第一板体和第二板体之间的连接强度，使得消声结构同时具有消声和承力双重作用，可以更好地用于承力部件处的消声应用场景。

4.本发明提供的一种消声结构，在第一板体上设计的主消声孔较传统微穿孔板消声结构的孔径大，在具有更易于加工的优势同时，更利于噪声通过主消声孔进入消声结构，有助于提升噪声的消声的效果。

5.本发明提供的一种消声结构，在立柱上设计了消声金属丝，通过消声金属丝的机械振动变形，将进入消声结构内部的噪声能量转化为机械能，具有噪声吸收频率范围广的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种消声结构的结构示意图。

图2为本发明提供的一种消声结构的侧视图。

图3为本发明提供的一种消声结构的剖面图。

图4为本发明提供的一种消声结构的俯视图。

附图标记：

1、第一板体，2、第二板体，3、立柱，4、消声金属丝，5、主消声孔，6、次消声孔，7、消声孔板，8、进口管，9、出口管，10、冷却介质流路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图4所示，本实施例公开了一种消声结构，消声结构应用于高温工质的降噪过程，消声结构包括消声结构本体和冷却系统。

消声结构本体，可安装在燃气轮机的进气流道侧壁上和/或排气流道侧壁上和/或燃兼压缸体侧壁上。

冷却系统，设置在所述消声结构本体上，冷却系统适于根据消声结构本体的温度状况控制消声结构本体的温度变化，适于降低装置整体温度，以使消声结构本体具有高温环境的工作特性。

上述一种消声结构，当需要对消声结构进行降温时，可直接通过冷却系统对消声结构本体(第一板体1和/或第二板体2)进行降温，进而实现对装置整体的降温。因本实施例可以对消声结构进行降温，所以本装置可适用于高温介质的环境中。当本装置在高温介质的环境中使用时，可根据装置整体的温度状况，来选择性启动冷却系统，并可控制冷却系统中的冷却介质流量以控制降温程度，能够避免因温度过高而对第一板体1和第二板体2造成损伤的可能性，能够把高温工质传递给消声结构的热量快速传递出去，防止消声结构被高温气流工质烧损，因此本实施例适用于高温环境的噪声消声应用场景。

在一些实施例中，冷却系统包括冷却介质源、冷却介质流路10、进口管8和出口管9。冷却介质源可以为冷却水源，也可以为其他冷却介质源，比如氮气等。冷却介质流路10设置在第一板体1和/或第二板体2上。进口管8的一端与冷却介质源连接，另一端与冷却介质流路10连接。出口管9的一端与冷却介质源连接，另一端与冷却介质流路10连接。

在本实施例中，冷却系统在进行运行时，由冷却介质源排出的冷却介质通过进口管8进入至冷却介质流路10，因冷却介质流路10设置在第一板体1和/或第二板体2上，所以可以通过冷却介质流路10对第一板体1和/或第二板体2进行降温，经与第一板体1和/或第二板体2进行热交换后的冷却介质再通过进口管8排出。

在一些实施例中，进口管8和出口管9安装在第二板体2上，冷却介质流路10开设在第一板体1上，冷却介质流路10的流经路径根据第一板体1的形状而变化。

在一些实施例中，冷却介质流路10设置为弯折曲线状，冷却介质流路10将各消声孔板7进行均匀划分。在本实施例中，能够对第一板体1和/或第二板体2进行均匀降温，以保证第一板体1和/或第二板体2的正常运行。

在一些实施例中，冷却介质流路10可根据消声结构具体形状和气流工质的温度高低适当加密或减少。

在一些实施例中，消声结构本体包括第一板体1、第二板体2、消声孔板7和消声孔结构。第一板体1为消声孔板，第一板体1的形状可依应用现场安装环境变化而变化，多为多边形或圆柱形。第二板体2设置在第一板体1的底部，但第二板体2不限于设置在第一板体1底部，还可与第一板体1具有其他位置关系。第二板体2与第一板体1之间具有间距并形成消声夹层。在一些实施方式中，第二板体2与第一板体1平行布置，但不限于第二板体2与第一板体1平行布置的方式。消声孔板7设置有至少一个，支撑设置在第一板体1和第二板体2之间，消声孔板7起到了一定的支撑作用，具有加强消声结构强度的作用。消声孔结构开设在消声孔板7上，消声孔结构的一端为噪声进口，消声孔结构的另一端为封堵端，消声孔结构的侧部与消声夹层连通。

上述一种消声结构，消声孔结构接收噪声的方向正对于封堵端，一方面封堵端可对噪声进行阻挡，阻挡噪声的传播，另一方面消声孔结构内部充满气体介质，当外部气体噪声压力传入消声孔结构时，会对消声结构内部已有气体介质进行挤压，挤压过程中，声压逐渐转换为热能耗散掉，噪声逐渐衰减，进而实现降噪功能。

在一些实施例中，消声孔结构包括主消声孔5和次消声孔6。主消声孔5开设在消声孔板7上，主消声孔5的一端穿过第一板体1，主消声孔5的另一端被第二板体2阻挡。次消声孔6设置有至少一个，开设在主消声孔5的侧壁上，次消声孔6与消声夹层相连通。

在本实施例中，噪声传播至主消声孔5内部后，可对主消声孔5内部的空气进行压缩，进而实现初步降噪的功能。次消声孔6开设在主消声孔5的侧壁上，经初步降噪后的噪声可传递至消声夹层，在消声夹层内进一步降噪。

本实施例中的主消声孔5的形状可以为圆柱形，但不限于圆柱形，可根据实际应用场景进行调整。本实施例中的次消声孔6的形状可以为圆柱形，但不限于圆柱形，可根据实际应用场景进行调整。

传统的微穿孔板消声结构，需尽可能减少消声孔孔径，以增大消声结构的声阻，拓宽消声频带，但在一定厚度的板材上加工密集型小孔具有加工成本高和加工难度大的困难。为了解决该技术问题，本实施例在第一板体1上设计的主消声孔5的孔径较大，相较于微穿孔板消声结构，本实施例设计的主消声孔5的孔径大，有利于降低加工成本和加工难度，易于噪声能量进入消声结构，提高吸收效果。

在一些实施例中，主消声孔5的孔径大于次消声孔6的孔径，且所有次消声孔6的截面积总和小于主消声孔5的截面积，进而噪声在传播至主消声孔5内部时，噪声向次消声孔6的传播量小于噪声向主消声孔5的传播量，进而噪声传递至主消声孔5内时可对主消声孔5内部的空气进行压缩。

在一些实施例中，消声孔板7设置有若干个，各消声孔板7呈线性阵列或圆周阵列或不规则状态布置在第一板体1和第二板体2之间。

在本实施例中，每一消声孔板7的内部分别设置有一个主消声孔5，进而使得噪声可分别进入不同的间隔布置的主消声孔5内部，通过各主消声孔5分别进行降噪，进而降低了整体的噪声强度。

在一些实施例中，消声夹层内部设置有消声组件。在本实施例中，消声组件能够对经主消声孔5进行初步降噪后的噪声进行二次降噪。

在一些实施例中，第一板体1和第二板体2之间设置有至少一个立柱3，立柱3适于加强第一板体1和第二板体2之间的连接强度。立柱3为圆柱体实心结构，是消声结构的主要承力部件，同时也用于安装消声金属丝4。本实施例在第一板体1和第二板体2之间设计了立柱3和消声孔板7结构，加强了第一板体1和第二板体2之间的连接强度，使得消声结构同时具有消声和承力双重作用，可以更好地用于承力部件处的消声应用场景。

在一些实施例中，立柱3设置有多个，且分别与消声孔板7间隔布置。

传统的蜂窝消声结构，因其利用亥姆霍兹共振腔原理，仅对与共振腔内的气体形成共振的噪声频率能量进行吸收耗散，其余频率的噪声并不能被很好地吸收。为了解决该技术问题，在一些实施例中，消声组件包括套设在立柱3上的消声金属丝4，通过消声金属丝4的机械振动变形，将进入消声结构内部的噪声能量转化为机械能，具有噪声全频率范围内能量的吸收转换优势。因此本发明具有噪声吸收频率范围广的优势。

在本实施例中，公开了消声组件的一种具体实施方式，但消声组件不限于仅为消声金属丝，还可为其他消声结构。以本实施中消声金属丝4为例，消声金属丝4为毫米级的金属细丝，周向均匀密集的布置在立柱3上，当噪声传递至消声金属丝4上时，会驱动消声金属丝4进行振动，进而实现能量的转化，使得噪声的强度降低。

上述一种消声结构的工作原理及流程：

消声结构在工作时，消声结构包裹的高温气流工质产生的噪声通过第一板体1上的主消声孔5进入消声结构，压缩消声结构内存在的空气，挤压过程中，声压逐渐转换为热能耗散掉，噪声首先被衰减。

衰减后的噪声再通过消声孔板7上的次消声孔6进入第一板体1与第二板体2之间的消声夹层空间。消声金属丝4在噪声声压作用下，发生振动变形，将噪声能量转化成振动机械能，使得噪声得到大幅度衰减。

为防止消声结构被高温气流工质损坏，冷却介质从进口管8进入消声结构，依次流经立柱3、第二板体2上的冷却介质流路10，再经立柱3后从出口管9流出，通过冷却介质对消声结构进行冷却，降低了消声结构温度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种消声结构，其特征在于，所述消声结构应用于高温工质的降噪过程，所述消声结构包括：

消声结构本体；

冷却系统，设置在所述消声结构本体上，所述冷却系统适于根据消声结构本体的温度状况控制消声结构本体的温度变化，以使消声结构本体具有高温环境的工作特性。

2.根据权利要求1所述的一种消声结构，其特征在于，所述消声结构本体包括：

第一板体(1)；

第二板体(2)，与所述第一板体(1)之间具有间距并形成消声夹层；

至少一个消声孔板(7)，支撑设置在所述第一板体(1)和所述第二板体(2)之间；

消声孔结构，开设在所述消声孔板(7)上，所述消声孔结构的一端为噪声进口，所述消声孔结构的另一端为封堵端，所述消声孔结构的侧部与消声夹层连通；所述消声孔结构接收噪声的方向正对于封堵端，以使外部气体噪声压力传入所述消声孔结构时对所述消声孔结构内部的空气进行压缩，且将外部气体噪声压力转化为热能进行降噪。

3.根据权利要求2所述的一种消声结构，其特征在于，所述消声孔结构包括：

主消声孔(5)，开设在消声孔板(7)上，一端穿过第一板体(1)，另一端被第二板体(2)阻挡；

至少一个次消声孔(6)，开设在所述主消声孔(5)的侧壁上，所述次消声孔(6)与所述消声夹层相连通。

4.根据权利要求3所述的一种消声结构，其特征在于，所述主消声孔(5)的孔径大于次消声孔(6)的孔径。

5.根据权利要求2所述的一种消声结构，其特征在于，所述消声孔板(7)设置有若干个，各消声孔板(7)呈线性阵列或圆周阵列或不规则状态布置在所述第一板体(1)和所述第二板体(2)之间。

6.根据权利要求2所述的一种消声结构，其特征在于，所述消声夹层内部设置有消声组件。

7.根据权利要求6所述的一种消声结构，其特征在于，所述第一板体(1)和所述第二板体(2)之间设置有至少一个立柱(3)，所述立柱(3)适于加强第一板体(1)和所述第二板体(2)之间的连接强度。

8.根据权利要求7所述的一种消声结构，其特征在于，所述消声组件包括套设在立柱(3)上的消声金属丝(4)，所述消声金属丝(4)适于将噪声能量转化成振动机械能，以使噪声衰减。

9.根据权利要求2所述的一种消声结构，其特征在于，所述冷却系统包括：

冷却介质源；

冷却介质流路(10)，设置在所述第一板体(1)和/或所述第二板体(2)上；

进口管(8)，一端与所述冷却介质源连接，另一端与冷却介质流路(10)连接；

出口管(9)，一端与所述冷却介质源连接，另一端与冷却介质流路(10)连接。

10.根据权利要求9所述的一种消声结构，其特征在于，所述冷却介质流路(10)设置为弯折曲线状，所述冷却介质流路(10)将各消声孔板(7)进行均匀划分。