CN207961087U - 一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及排气消音设备领域，具体涉及一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器。包括中空的筒体，沿筒体两端设有进气管和出气管；筒体包括壳体、玻璃棉和穿孔板；筒体内由左隔板和右隔板沿垂直筒体轴线方向将筒体分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，进气管与第一腔体相通，出气管与第三腔体相通；左隔板上设有与筒体同轴的转轴，伸入到第一腔体的转轴上安装有吸音叶片，吸音叶片由压电晶片和金属基板粘接而成，伸入到第二腔体的转轴上设有阻尼单元。优势与特色：利用吸音叶片将气流的动能转变成机械能，吸声能力强；利用压电效应产生的电能给阻尼单元自供电，结构简单，降低成本。

Description

一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器

技术领域

本实用新型涉及排气消音设备领域，具体涉及一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器。

背景技术

排气消声器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。排气消声器是安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等排气口噪音较大的设备)的排气系统中的降低噪声的装置。排气消声器的种类很多，根据抗、喷、阻复合消声原理所研制，主要有小孔喷注和扩容吸声。

现有技术中，排气消声器的排气消音效果不够理想，原因在于：1.基于小孔喷注的消音方法由于每一个孔都有自己的固有频率，只有在网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔，故吸声系数低，吸收频带窄，且不易控制；2.基于阻抗匹配的吸音方法对低频的效果好而高频效果差。

发明内容

针对现有排气消音器消音方面所存在的问题，本实用新型提出一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器，本实用新型采用的实施方案是：包括中空的筒体，沿筒体一端偏离轴线的位置设有进气管，沿筒体另一端轴线的位置设有左端为圆锥形的出气管；筒体包括壳体、玻璃棉和穿孔板，穿孔板上开有若干气孔；筒体内由左隔板和右隔板沿垂直筒体轴线方向将筒体分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，进气管与第一腔体相通，出气管与第三腔体相通；左隔板和右隔板上均布地开有左流通孔和右流通孔，左流通孔截面积的和大于或等于进气管截面积的和，右流通孔截面积的和大于或等于左流通孔截面积的和；左隔板上设有与筒体同轴的转轴，伸入到第一腔体的转轴的轴台端面通过螺钉均布地安装有吸音叶片，伸入到第二腔体的转轴上设有阻尼单元；吸音叶片由压电晶片和金属基板粘接而成；阻尼单元包括与筒体同轴的圆柱形中空的圆杯、圆环形的端盖和磁流变液，端盖通过螺钉安装在圆杯左端部并通过螺钉固定在左隔板上，圆杯和端盖内部形成一个圆柱形空腔；圆杯内壁均布地固设有圆环形的外盘，转轴上套设有由套筒均匀隔开的内盘，外盘与内盘交错排列，内盘外缘套设有线圈，圆杯、端盖、外盘、内盘、线圈、套筒之间形成的空隙内充满磁流变液，由密封圈进行密封，转轴与端盖之间设置轴承。

本实用新型中，为提高吸音叶片的吸音降噪能力，吸音叶片E套设在转轴t的细轴t1上，并与轴台t2端面通过螺钉连接，且与轴向成一定的倾斜角β(类似电风扇叶片倾斜角)，吸音叶片倾斜角为β＝110°，吸音叶片为弯曲的彩虹型结构，压电晶片的曲率半径小于金属基板的曲率半径，压电晶片厚度为0.15～0.3mm的PZT4，金属基板为铍青铜，金属基板与压电晶片的厚度之比为1～2.5，此时吸音叶片的吸音降噪能力较强。

气流通过进气管进入第一腔体后，气流吹到吸音叶片时产生气动力驱动转轴转动，转轴转动带动内盘同步转动；同时，声波的振动引起压电晶片的压电效应，压电晶片受力产生电荷，将电荷通过存储电路存储，然后施加到阻尼单元的线圈上；由压电晶片的正压电效应可知，压电晶片在压力作用下产生的电荷量与压力大小成正比，因此，施加到阻尼单元的线圈上的电流大小受压电晶片产生的电荷值控制，当气流噪声振动力大的时候，压电晶片产生的电荷量就大，因此施加到阻尼单元中线圈上的电流就大。线圈中电流的改变可引起磁场大小的改变，磁场的改变使得磁流变液的力学性能发生改变，从而使得阻尼单元内盘阻尼力也得到改变，从而实现对外界噪声的智能控制。

消音器中的气流一般流速快，气流噪声高，通过吸音叶片将气流的动能转变成机械能后噪声中各种频带的声功率已降低，故噪声大为削弱，同时通过压电晶片的压电效应，将声能转化为电能可主动吸收低频声波，然后依靠穿孔板与玻璃棉共同作用可被动吸收中高频声波，有效地吸收剩余噪声。

优势与特色：1)利用吸音叶片将气流的动能转变成机械能，降低各种频带的声功率，削弱噪声，吸声能力强，可靠性高；2)利用压电效应产生的电能给阻尼单元自供电，结构简单，降低成本；3)通过压电效应主动吸收低频声波。

附图说明

图1为本实用新型一个较佳实施例中一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器的结构示意图；

图2为本实用新型一个较佳实施例中吸音叶片与转轴装配结构示意图；

具体实施方式

一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器，包括中空的筒体V，沿筒体V一端偏离轴线的位置设有进气管a，沿筒体V另一端轴线的位置设有左端为圆锥形p1的出气管p；筒体V包括壳体b、玻璃棉c和穿孔板d，穿孔板d上开有若干气孔d1；筒体V内由左隔板g和右隔板m沿垂直筒体V轴线方向将筒体V分隔为第一腔体A、第二腔体B和第三腔体C，进气管a与第一腔体A相通，出气管p与第三腔体C相通；左隔板g和右隔板m上均布地开有左流通孔g1和右流通孔m1，左流通孔g1截面积的和大于或等于进气管a截面积的和，右流通孔m1截面积的和大于或等于左流通孔g1截面积的和；左隔板g上设有与筒体V同轴的转轴t，伸入到第一腔体A的转轴t的轴台t2端面通过螺钉均布地安装有吸音叶片E，伸入到第二腔体B的转轴t上设有阻尼单元Y；吸音叶片E由压电晶片e1和金属基板e2粘接而成；阻尼单元Y包括与筒体V同轴的圆柱形中空的圆杯j、圆环形的端盖i和磁流变液r，端盖i通过螺钉安装在圆杯j左端部并通过螺钉固定在左隔板上，圆杯j和端盖i内部形成一个圆柱形空腔；圆杯j内壁均布地固设有圆环形的外盘s，转轴t上套设有由套筒n均匀隔开的圆环形的内盘q，外盘s与内盘q交错排列，内盘q外缘套设有线圈k，圆杯j、端盖i、外盘s、内盘q、线圈k、套筒n之间形成的空隙U内充满磁流变液r，由密封圈h进行密封，转轴t与端盖i之间设置轴承f。

本实用新型中，为提高吸音叶片E的吸音降噪能力，吸音叶片E套设在转轴t的细轴t1上，并与轴台t2端面通过螺钉连接，且与轴向成一定的倾斜角β(类似电风扇叶片倾斜角)，吸音叶片E倾斜角为β＝110°，吸音叶片E为弯曲的彩虹型结构，压电晶片e1的曲率半径小于金属基板e2的曲率半径，压电晶片e1厚度为0.15～0.3mm的PZT4，金属基板e2为铍青铜，金属基板e2与压电晶片e1的厚度之比为1～2.5，此时吸音叶片E的吸音降噪能力较强。

气流通过进气管a进入第一腔体A后，气流吹到吸音叶片E时产生气动力驱动转轴t转动，转轴t转动带动内盘q同步转动；同时，声波的振动引起压电晶片e1的压电效应，压电晶片e1受力产生电荷，将电荷通过存储电路存储，然后施加到阻尼单元Y的线圈k上；由压电晶片e1的正压电效应可知，压电晶片e1在压力作用下产生的电荷量与压力大小成正比，因此，施加到阻尼单元Y的线圈k上的电流大小受压电晶片e1产生的电荷值控制，当气流噪声振动力大的时候，压电晶片e1产生的电荷量就大，因此施加到阻尼单元Y中线圈k上的电流就大。线圈k中电流的改变可引起磁场大小的改变，磁场的改变使得磁流变液r的力学性能发生改变，从而使得阻尼单元Y内盘q阻尼力也得到改变，从而实现对外界噪声的智能控制。

消音器中的气流一般流速快，气流噪声高，通过吸音叶片E将气流的动能转变成机械能后，噪声中各种频带的声功率已降低，故噪声大为削弱，同时通过压电晶片e1的压电效应，将声能转化为电能可主动吸收低频声波，然后依靠穿孔板d与玻璃棉c共同作用可被动吸收中高频声波，有效地吸收剩余噪声。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (1)

1.一种阻尼可调的磁流变压电排气消音器，其特征在于：包括中空的筒体，沿筒体一端偏离轴线的位置设有进气管，沿筒体另一端轴线的位置设有左端为圆锥形的出气管；筒体包括壳体、玻璃棉和穿孔板，穿孔板上开有若干气孔；筒体内由左隔板和右隔板沿垂直筒体轴线方向将筒体分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，进气管与第一腔体相通，出气管与第三腔体相通；左隔板和右隔板上均布地开有左流通孔和右流通孔，左流通孔截面积的和大于或等于进气管截面积的和，右流通孔截面积的和大于或等于左流通孔截面积的和；左隔板上设有与筒体同轴的转轴，伸入到第一腔体的转轴的轴台端面通过螺栓均布地安装有吸音叶片，伸入到第二腔体的转轴上设有阻尼单元；吸音叶片由压电晶片和金属基板粘接而成；阻尼单元包括与筒体同轴的圆柱形中空的圆杯、圆环形的端盖和磁流变液，端盖通过螺钉安装在圆杯左端部并通过螺钉固定在左隔板上，圆杯和端盖内部形成一个圆柱形空腔；圆杯内壁均布地固设有圆环形的外盘，转轴上套设有由套筒均匀隔开的内盘，外盘与内盘交错排列，内盘外缘套设有线圈，圆杯、端盖、外盘、内盘、线圈、套筒之间形成的空隙内充满磁流变液，由密封圈进行密封，转轴与端盖之间设置轴承。