CN203161318U - 宽频带消声器 - Google Patents

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李文法
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Abstract

本实用新型涉及一种宽频带消声器,包括筒体,筒体由设于筒体前端的进气单元和设于筒体后端的后端盖封成一个腔体结构,其内腔由靠近进气单元一端的上游段空腔、靠近后端盖一端的下游段空腔和处于两空腔之间的中游段空腔组成;上游段空腔内固设有SCR催化单元,中游段空腔内设有固定在筒体上的、将中游段空腔分隔成前后两个扩张腔的穿孔隔板,穿孔隔板由泡沫铝材料制成,穿孔隔板上分布有连通前、后扩张腔的穿孔;下游段空腔内设有排气穿孔管共振腔式消声单元,该消声单元的排气穿孔管的后端部穿出并悬置在后端盖之外,排气穿孔管的前端连通后扩张腔。本消声器具有低、中、高频噪声消声效果、同时能够在杂质较多、高温及蒸汽侵蚀环境中应用。

Description

宽频带消声器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及车辆消声器技术领域。
背景技术
[0002] 根据消声器的消声原理,消声器分为无源消声器和有源消声器,其中无源消声器又可以分为阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合型消声器。其中,阻性消声器在中、高频段消声性能尤为显著,但由于内部有吸声材料的存在,因此阻性消声器不能应用在杂质较多、高温及蒸汽侵蚀的环境;抗性消声器在中、低频段消声性能尤为显著,而且高温、潮湿等环境对抗性消声器的影响较小,但抗性消声器的内部结构一般较为复杂;阻抗复合型消声器,在低、中、高频段具有较好的消声效果,但由于吸声材料的存在,阻抗复合型消声器也不能应用在杂质较多、高温及蒸汽侵蚀的环境。
[0003] 随着乘客对客车的舒适性要求越来越高,以及日益严格的汽车尾气排放标准与车辆噪声法规要求,设计出高消声量、低压力损失、转化效率高的SCR催化转化消声器显得尤为重要,而且在消声器工作的过程中,应尽量减小杂质、高温及蒸汽侵蚀等环境对消声器的影响。
[0004] 中国专利文献CN201874642U公开了一种SCR催化消声器,其包括用于对排放尾气进行还原净化的催化单元,在催化单元的上游端设有进气单元,在催化单元和进气单元之间还设有气流分配板,在催化单元的下游端设有消声单元,汽车尾气经进气单元的进气管和喇叭形通道以及气流分配板进入催化单元,在催化单元的SCR催化剂作用下进行还原反应清除尾气中的氮氧化物N0X,实现尾气净化;所述的消声单元设置在消声器后壳体的尾部,后壳体的后端设有后端盖,后壳体内靠近后端盖的位置上设有消声孔板,该板将后壳体内腔分隔为上游腔和下游腔两个腔室,两个腔室通过消声孔板上的穿孔连通,在下游腔内还填设有消声棉;排气管的带有穿孔的一端从所述的后端盖插入后壳体内、贯穿消声孔板伸入到上游腔内,排气管的另一端悬伸在后端盖之外;由催化单元排出的净化气流大部分直接从排气管排出,部分气流经消声孔板、消声棉再经排气管上的穿孔进入排气管后排出。
[0005] 本消声器仅采用消声单元的消声孔板及消声棉实现消声,这种消声结构仅能对中、高频段的噪声有较为明显的消声效果,而对低频段噪声则无明显消除效果;另外,由于消声棉的存在,使得该消声器不能应用在杂质较多、高温及蒸汽侵蚀的环境中。
实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种具有低、中、高频噪声消声效果、同时能够在杂质较多、高温及蒸汽侵蚀环境中应用的宽频带消声器。
[0007] 为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:宽频带消声器,包括筒体,筒体由设于筒体前端的进气单元和设于筒体后端的后端盖封成一个腔体结构,其内腔中装设有SCR催化单元,所述内腔由靠近进气单元一端的上游段空腔、靠近后端盖一端的下游段空腔和处于两空腔之间的中游段空腔组成;所述SCR催化单元固定设置在上游段空腔内,中游段空腔内设有固定在筒体上的、将中游段空腔分隔成前后两个扩张腔的穿孔隔板,穿孔隔板由泡沫铝材料制成,穿孔隔板上分布有连通所述前、后扩张腔的穿孔;下游段空腔内设有排气穿孔管共振腔式消声单元,该消声单元的排气穿孔管的后端部穿出并悬置在后端盖之夕卜,排气穿孔管的前端连通所述的后扩张腔。
[0008] 所述排气穿孔管共振腔式消声单元包括前后间隔设置在筒体上的两块支撑隔板,该两块支撑隔板将下游段空腔分隔成两个共振腔,两支撑隔板之间的空腔为第一共振腔,靠近后端盖的支撑隔板与后端盖之间的空腔为第二共振腔;两块支撑隔板之间架设有内插穿孔管,该内插穿孔管的前端连通所述的后扩张腔、后端连通第二共振腔,内插穿孔管的对应第一共振腔的部分设有贯通管壁的穿孔,所述排气穿孔管的对应第一、第二共振腔的部分均设有贯通管壁的穿孔。
[0009] 所述两支撑隔板由通孔泡沫铝材料制成。
[0010] 所述进气单元由同轴连接的进气管和锥形管组成,锥形管的小口端与进气管尾端相接、大口端与筒体相接。
[0011] 所述SCR催化单元包括附着有SCR催化剂的载体,该载体通过套设在载体外周上的衬垫套装配在筒体上,在载体前端固设有供气体进入载体的进口隔板,在载体后端固设有供气体排出载体进入前扩张腔的出口隔板。
[0012] 所述SCR催化单元的载体为蜂窝堇青石载体。
[0013] 本实用新型还可以采用如下技术方案:宽频带消声器,包括筒体,筒体由设于筒体前端的进气单元和设于筒体后端的后端盖封成一个腔体结构,其内腔由靠近进气单元一端的上游段空腔和靠近后端盖一端的下游段空腔组成;上游段空腔内设有固定在筒体上的、将上游段空腔分隔成前后两个扩张腔的穿孔隔板,穿孔隔板由泡沫铝材料制成,穿孔隔板上分布有连通所述前、后扩张腔的穿孔;下游段空腔内设有排气穿孔管共振腔式消声单元,该消声单元的排气穿孔管的后端部穿出并悬置在后端盖之外,排气穿孔管的前端连通所述的后扩张腔,进气单元与所述的前扩张腔连通。
[0014] 所述排气穿孔管共振腔式消声单元包括前后间隔设置在筒体上的两块支撑隔板,该两块支撑隔板将下游段空腔分隔成两个共振腔,两支撑隔板之间的空腔为第一共振腔,靠近后端盖的支撑隔板与后端盖之间的空腔为第二共振腔;两块支撑隔板之间架设有内插穿孔管,该内插穿孔管的前端连通所述的后扩张腔、后端连通第二共振腔,内插穿孔管的对应第一共振腔的部分设有贯通管壁的穿孔,所述排气穿孔管的对应第一、第二共振腔的部分均设有贯通管壁的穿孔。
[0015] 所述两支撑隔板由通孔泡沫铝材料制成。
[0016] 本实用新型利用泡沫铝材料通过打孔形成泡沫铝穿孔隔板,该穿孔隔板将消声器筒体内的一个腔体分隔成两个扩张腔,通过与下游段空腔内的排气穿孔管共振腔式消声单元的组合形成共振、扩张和干涉,使声波在管道和共振腔内发生反射或干涉,从而消除中、低频率的排气噪声;同时,由于泡沫铝材料具有良好的宽音频消声性能,尤其中、高频段其消声效果更为明显,从而使消声器达到了消除低、中、高频率噪声的效果,不仅提高了消声器的消声量,降低了压力损失,同时,由于消声器内没有采用如吸声棉类物质来降低中、高频噪声,从而使得本实用新型的消声器能够在杂质较多、高温及蒸汽侵蚀等环境中得以应用。附图说明
[0017] 图1是本实用新型实施例1的结构示意图;
[0018] 图2是图1中穿孔隔板的左视图;
[0019] 图3是图1中支撑隔板的左视图;
[0020] 图4是图1中SCR载体的左视图;
[0021] 图5是本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 实施例1:图1-图4所示是本实用新型提供的宽频带消声器的一种实施例,该消声器是一种SCR催化转化消声器,其包括管形的筒体5,筒体的一端连接进气单元,该端为筒体的上游端,筒体的另一端即筒体下游端设有后端盖2封堵筒体,进气单元和后端盖将筒体5封成一个腔体结构,该腔体的内腔分为上游段空腔、中游段空腔和下游段空腔,其中,上游段空腔内固定装有SCR催化单元,下游段空腔内固定装有排气穿孔管共振腔式消声单元,中游段空腔内设有固定在筒体上的穿孔隔板4,该穿孔隔板将中游段空腔分隔为前后两个空腔,形成前后两个扩张腔14、15,穿孔隔板可以由闭孔泡沫铝或者通孔泡沫铝材料制成,其上还布设有若干个连通所述前、后扩张腔的穿孔。
[0023] 上述进气单元由进气管8和锥形管7同轴连接而成,锥形管的大口端连接筒体5,小口端连接进气管8,锥形管7的内腔起到了扩张消声的作用,该内腔也是消声器的一个扩张腔,进气管8的前端还设有在安装消声器时用于连接固定的法兰9。当然,在实施时,本实施例的进气单元也可以采用其他现有已知的适合SCR催化消声器使用的进气结构。
[0024] 上述SCR催化单元由附着有SCR催化剂的载体11、套设在该载体外周上的衬垫套6以及分设在载体11前、后端的进口隔板10和出口隔板12构成,该催化单元通过衬垫套6装配在所述的筒体5上,载体11采用蜂窝堇青石,催化剂采用以V2O5为主的载体型催化剂。由于蜂窝堇青石具有低膨胀系数、高机械强度、高熔点、良好的热传导性能和低压力降等优点,其对催化还原排放气体中的氮氧化物NOx效果尤为明显。
[0025] 上述排气穿孔管共振腔式消声单元由内插穿孔管3、排气穿孔管I以及用于支撑两穿孔管的两块支撑隔板13组成,两穿孔管的轴线与消声器筒体的轴线平行,两块支撑隔板13以一定间距固定在筒体上,并将筒体下游段空腔分隔为两个共振腔,其中,两支撑隔板之间的空腔为第一共振腔,靠近后端盖的支撑隔板与后端盖之间的空腔为第二共振腔;所述内插穿孔管3支撑在两支撑隔板之间,内插穿孔管的前端伸入到所述的后扩张腔15内与后扩张腔连通,内插穿孔管3的后端伸入到第二共振腔内与该共振腔连通,并且内插穿孔管的位于第一共振腔的部分设有贯通其管壁的穿孔;所述排气穿孔管I从后端盖2插入筒体内腔,排气穿孔管的前端伸入到所述的后扩张腔15内与后扩张腔连通,排气穿孔管I的后端悬伸在后端盖2之外,排气穿孔管的对应第一、第二共振腔的部分均设有贯穿其管壁的穿孔。
[0026] 本实施例的消声器工作过程及消声原理如下:柴油发动机排放的尾气首先通过进气管8进入锥形管,在流经锥形管7的过程中,气体顺着锥形腔扩散,随着锥形腔体的扩大,气体速度逐渐减小,这样既能避免速度过大对SCR载体11造成冲击,以延长SCR载体11的使用寿命,也能使气体在锥形腔逐渐扩散的过程中达到消声的效果;然后,经过锥形腔扩散的气体由进口隔板10进入到SCR载体11中,经过催化还原反应消除尾气中大量的氮氧化物,后经出口隔板12进入前扩张腔14,接着通过穿孔隔板4进入后扩张腔15,在这个过程中,利用某些频率的声波在声阻抗突变的界面处发生干涉、反射现象,从而达到消声的作用,而当声音透过泡沫铝穿孔隔板4时,由于声波也是一种振动,其在泡沫铝穿孔隔板内部发生散射、干涉和漫反射,将声音吸收在其气孔中,使泡沫铝内部骨架振动,声能部分转化为热能并且通过热传递消耗掉,起到吸声的作用,因此用泡沫铝材料制成的穿孔隔板4具有良好的宽音频消声性能,在高频段其消声效果更明显;最后,经过穿孔隔板4消声的气体由内插穿孔管3、排气穿孔管I分别进入第一共振腔和第二共振腔,利用结构跟抗性消声器原理相同的特点来消除中、低频段的噪声。
[0027] 实施例2:图5是本实用新型提供的宽频带消声器的另一种实施例,其包括筒体21,筒体由设于筒体前端的进气单元和设于筒体后端的后端盖25封成一个腔体结构,其内腔由靠近进气单元一端的上游段空腔和靠近后端盖一端的下游段空腔组成;上游段空腔内设有固定在筒体上的、将上游段空腔分隔成前后两个扩张腔23、24的穿孔隔板22,穿孔隔板可以由闭孔泡沫铝或者通孔泡沫铝材料制成,穿孔隔板22上分布有连通所述前、后扩张腔的穿孔;下游段空腔内设有排气穿孔管共振腔式消声单元,该消声单元的排气穿孔管27的后端部穿出并悬置在后端盖25之外,排气穿孔管27的前端连通所述的后扩张腔,该消声单元的结构与上述实施例1中的排气穿孔管共振腔式消声单元的结构相同,此处不再详述。图5中,28是内插穿孔管,26是支撑隔板。
[0028] 本实施例的进气单元包括进气管20,进气管穿设在固设于筒体前端的前端盖上,进气管20的后端伸入所述的前扩张腔23并与前扩张腔连通,进气管20的前端悬置的前端盖之外。当然,在具体实施时,本实施例的进气单元也可以采用如上述实施例1中的结构形式或者其他现有已知的进气结构形式。
[0029] 本实用新型中,为了进一步消除高频段噪声,将排气穿孔管共振腔式消声单元中支撑内插穿孔管和排气穿孔管的两支撑隔板均采用通孔泡沫铝材料制成。
[0030] 上述各实施例中,位于筒体下游段空腔内的排气穿孔管共振腔式消声单元还可以采用现有已知的利用穿孔管和共振腔构成的其他结构形式消声单元结构。

Claims (9)

1.宽频带消声器,包括筒体,筒体由设于筒体前端的进气单元和设于筒体后端的后端盖封成一个腔体结构,其内腔中装设有SCR催化单元,其特征在于:所述内腔由靠近进气单元一端的上游段空腔、靠近后端盖一端的下游段空腔和处于两空腔之间的中游段空腔组成;所述SCR催化单元固定设置在上游段空腔内,中游段空腔内设有固定在筒体上的、将中游段空腔分隔成前后两个扩张腔的穿孔隔板,穿孔隔板由泡沫铝材料制成,穿孔隔板上分布有连通所述前、后扩张腔的穿孔;下游段空腔内设有排气穿孔管共振腔式消声单元,该消声单元的排气穿孔管的后端部穿出并悬置在后端盖之外,排气穿孔管的前端连通所述的后扩张腔。
2.根据权利要求1所述的宽频带消声器,其特征在于:所述排气穿孔管共振腔式消声单元包括前后间隔设置在筒体上的两块支撑隔板,该两块支撑隔板将下游段空腔分隔成两个共振腔,两支撑隔板之间的空腔为第一共振腔,靠近后端盖的支撑隔板与后端盖之间的空腔为第二共振腔;两块支撑隔板之间架设有内插穿孔管,该内插穿孔管的前端连通所述的后扩张腔、后端连通第二共振腔,内插穿孔管的对应第一共振腔的部分设有贯通管壁的穿孔,所述排气穿孔管的对应第一、第二共振腔的部分均设有贯通管壁的穿孔。
3.根据权利要求2所述的宽频带消声器,其特征在于:所述两支撑隔板由通孔泡沫铝材料制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的宽频带消声器,其特征在于:所述进气单元由同轴连接的进气管和锥形管组成,锥形管的小口端与进气管尾端相接、大口端与筒体相接。
5.根据权利要求4所述的宽频带消声器,其特征在于:所述SCR催化单元包括附着有SCR催化剂的载体,该载体通过套设在载体外周上的衬垫套装配在筒体上,在载体前端固设有供气体进入载体的进口隔板,在载体后端固设有供气体排出载体进入前扩张腔的出口隔板。
6.根据权利要求5所述的宽频带消声器,其特征在于:所述SCR催化单元的载体为蜂窝堇青石载体。
7.宽频带消声器,其特征在于:包括筒体,筒体由设于筒体前端的进气单元和设于筒体后端的后端盖封成一个腔体结构,其内腔由靠近进气单元一端的上游段空腔和靠近后端盖一端的下游段空腔组成;上游段空腔内设有固定在筒体上的、将上游段空腔分隔成前后两个扩张腔的穿孔隔板,穿孔隔板由泡沫铝材料制成,穿孔隔板上分布有连通所述前、后扩张腔的穿孔;下游段空腔内设有排气穿孔管共振腔式消声单元,该消声单元的排气穿孔管的后端部穿出并悬置在后端盖之外,排气穿孔管的前端连通所述的后扩张腔,进气单元与所述的前扩张腔连通。
8.根据权利要求7所述的宽频带消声器,其特征在于:所述排气穿孔管共振腔式消声单元包括前后间隔设置在筒体上的两块支撑隔板,该两块支撑隔板将下游段空腔分隔成两个共振腔,两支撑隔板之间的空腔为第一共振腔,靠近后端盖的支撑隔板与后端盖之间的空腔为第二共振腔;两块支撑隔板之间架设有内插穿孔管,该内插穿孔管的前端连通所述的后扩张腔、后端连通第二共振腔,内插穿孔管的对应第一共振腔的部分设有贯通管壁的穿孔,所述排气穿孔管的对应第一、第二共振腔的部分均设有贯通管壁的穿孔。
9.根据权利要求8所述的宽频带消声器,其特征在于:所述两支撑隔板由通孔泡沫铝材料制成。
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