阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器的製作方法

2023-06-02 19:12:41

專利名稱：阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種消聲裝置，特別涉及一種阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器。
背景技術：
柴油發電機組(電站)廣泛應用於國家重要基礎設施、軍事基地、郵電通信、金融 證券、醫療衛生、邊遠地區、維穩反恐、抗震救災等固定或移動發電設備。在保障重要部門或 人口密集地區的電力供應時，對噪聲控制要求很高。柴油發電機組的噪聲限值也越來越低， ((GB/T21425-2008低噪聲電站噪聲指標要求及測量方法》提出了不大於73dB(A)的要求，而 超靜音型柴油電站的噪聲則要求低於70dB (A)。為了適應日益嚴格的噪聲防治法規，必須採 用在柴油發電機組外部加裝隔聲罩的方法。但是，由於柴油機的排氣溫度在300 600°C之 間，所以消聲器的表面溫度很高，必須在隔聲罩上設計進出風口，並強制通風散熱。隔聲罩 與通風散熱的設計需要尋求一個合適的平衡點，以確保降噪效果和通風散熱效果。這種設 計的主要缺點是隔聲罩結構複雜、體積和重量很大、製造成本高。一般而言，抗性消聲器可以較好地消除中低頻噪聲，高頻消聲效果較差；阻性消聲 器的可以較好消除中高頻噪聲，低頻消聲效果較差；而採用阻抗複合型消聲器既能消除高 頻噪聲，也能消除中低頻噪聲，較好的控制全頻段噪聲。中國專利公開號CN200958405，
公開日2007年10月10日公開了一種柴油機消 聲器，包括接管、出口和密封筒，密封筒內，由兩塊隔板橫隔成三個消聲室，縱管設在第一 室，橫管設在第三室，分別負責對進氣的分散和餘氣的排出，通過多孔眼分散、三個消聲室 的緩衝和聲波的反射達到消聲的目的。其不足之處在於它是一種簡易的三腔式抗性消聲 器，使用該消聲器後排氣噪聲仍然高達86 89dB (A)，無法滿足低噪聲或超靜音柴油發電 機組(電站)等嚴格的噪聲控制要求。中國專利公開號CN201363176，
公開日2009年12 月16日公開了一種低噪聲車載電站的排氣消聲裝置，採用兩個獨立的抗性消聲器和阻性 消聲器串聯構成(內部結構沒有公布)，消聲器表面溫度很高，只能安裝於柴油發電機組的 機組艙(隔聲罩)外部，結構不緊湊，體積龐大。
發明內容本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，提供一種主要應用於固定式和移動 式低噪聲和超靜音需求的柴油發電機組(電站)，可以有效地降低柴油發電機組的排氣噪 聲，結構緊湊的阻抗複合型水冷式消聲器。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案—種阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，包括封閉的殼體、進氣管、排氣管、 消聲穿孔隔板，進氣管與柴油機的排氣支管連接，消聲穿孔隔板上均布有通孔，其特徵在 於殼體內設有兩個擴張腔，第一擴張腔和第二擴張腔，第一擴張腔和第二擴張腔的內側壁 上鋪設有吸聲材料層；進氣管由消聲器一側的下部進入第一擴張腔後向上轉折，排氣管設置在第二擴張腔中，排氣管的上端轉折後置於消聲器的外部，第一擴張腔和第二擴張腔之 間由U形連通管連通；在進氣管與U形連通管之間，以及排氣管與U形連通管之間均設有消 聲穿孔隔板，進氣管置於第一擴張腔中的筒體上設有進氣管消聲孔，排氣管置於第二擴張 腔中的筒體上設有排氣管消聲孔，U形連通管的筒體上設有U形連通管消聲孔。本消聲器在第一擴張腔和第二擴張腔內採用穿孔隔板，形成多級擴張式腔結構， 進氣管、U形連通管、排氣管在殼體內部的部分都設計有消聲孔，構成抗性消聲系統。消聲器的進氣管為圓形，直徑與柴油機排氣管徑相同。消聲器的排氣管長度和直 徑，根據柴油機排量、轉速、消聲要求計算確定。優選的，所述的第一擴張腔、第二擴張腔內壁的吸聲材料層上均鋪設有吸聲穿孔 薄板；所述吸聲穿孔薄板的厚度< 3mm，吸聲穿孔薄板的穿孔的孔徑為5 8mm，穿孔率 彡 20%。優選的，所述吸聲材料層由玻璃棉構成，所述玻璃棉密度30kg/m3 ；所述吸聲材料 層填充層厚度為5 30mm。吸聲係數為0. 8-0. 9 (加吸聲穿孔薄板護面)。吸聲材料層構 成阻性消聲器，利用消聲器內壁布置的吸聲結構，填充有吸聲材料玻璃棉，可以吸收部分傳 播聲能，可以較好地消除中高頻噪聲。優選的，所述在第一擴張腔和第二擴張腔中的消聲穿孔隔板分別為1 4片，構成 多級擴張式腔結構。優選的，所述殼體與吸聲材料層之間固定連接有支撐條，支撐條將殼體與吸聲材 料層之間相互分離，使殼體與吸聲材料層之間形成冷卻水套，殼體上設有進水口和排水口， 進水口與柴油機冷卻系統的水管連接，排水口與柴油機散熱器連接。進一步優選的，所述第一擴張腔和第二擴張腔之間相互分離，相互之間的間隙與 冷卻水套連通。在消聲器內腔與殼體(外殼)之間設置的殼體(水套夾層)，通過排水口的水管與 發電機組的循環冷卻系統卻連接，其中的冷卻水藉助於柴油機的冷卻水泵而強制循環，將 消聲器中的大量熱能帶走，並通過柴油機冷卻系統的散熱器和風扇而散發出去，使通過消 聲器的廢氣熱量被水套被冷卻水帶出，避免向消聲器內部散發熱量，以降低在消聲器內部 的熱量散發，同時可以降低廢氣衝擊單層消聲器壁面時產生的噪聲，以保證隔聲罩內部的 發電機組機組和消聲器在規定的溫度(70 95°C，柴油機冷卻系統工作溫度)下工作。本消聲器採用多級擴張式腔結構(抗性消聲)，各腔內壁採用穿孔板吸聲結構(阻 性消聲)，其中填充吸聲材料，並在消聲器中設計有冷卻水套，引入柴油機的循環冷卻，從而 構成阻抗複合型水冷式柴油機消聲器。一般抗性消聲器主要利用形狀、尺寸不同的管道與共振腔或擴張腔的適當組合， 使聲波在管道、共振腔或擴張室內部反射和幹涉，從而降低廢氣的噪聲。抗性消聲器消聲頻 帶較窄，在中低頻段的消聲效果較好，高頻段效果較差。因此，阻抗複合型消聲器將阻性消 聲與抗性消聲結合起來，使其從低頻、中頻到高頻範圍內，均具有良好的消聲效果。本實用新型一種阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器的有益效果是，在阻抗復 合消聲基礎上，增加水冷循環散熱結構，構成阻抗複合型水冷式消聲器，可以有效地減少消 聲器表面對外的熱輻射，降低隔聲罩內部溫度，大大簡化隔聲罩結構，減小低噪聲和超靜音 柴油發電機組(電站)的整機體積和重量，降低隔聲罩製造成本，大幅度提高噪聲控制水平。

圖1是本實用新型阻抗複合型水冷式柴油機消聲器去掉上蓋的示意圖；圖2是圖1中的A-A剖視圖本實用新型圖；圖3是本實用新型阻抗複合型水冷式消聲器與帶隔聲罩柴油發電機組的連接關 系示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明，但並不因此將本實用新型限制在所 述的實施例範圍之中。參見圖1、圖3，一種阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，包括封閉的殼體14、 進氣管11、排氣管2、消聲穿孔隔板8，進氣管11與柴油機的排氣支管連接，消聲穿孔隔板8 上均布有通孔81，其特徵在於殼體14內並列的設有兩個擴張腔，第一擴張腔7和第二擴 張腔3，第一擴張腔7和第二擴張腔3的內側壁上鋪設有吸聲材料層9 ；進氣管11由消聲器 一側的下部進入第一擴張腔7後向上轉折，排氣管2設置在第二擴張腔3中，排氣管2的上 端轉折後置於消聲器的外部，第一擴張腔7和第二擴張腔3之間由U形連通管37連通；在 進氣管11與U形連通管37之間，以及排氣管2與U形連通管37之間均設有消聲穿孔隔板 8，進氣管11置於第一擴張腔7中的筒體上設有進氣管消聲孔111，排氣管2置於第二擴張 腔3中的筒體上設有排氣管消聲孔21，U形連通管37的筒體上設有U形連通管消聲孔371。所述的第一擴張腔7、第二擴張腔3內壁的吸聲材料層9上均鋪設有吸聲穿孔薄板 5 ；所述吸聲穿孔薄板5的厚度彡3mm,吸聲穿孔薄板5的穿孔51的孔徑為5 8mm，穿孔 率彡20%。所述吸聲材料層9由玻璃棉構成，所述玻璃棉密度30kg/m3 ；所述吸聲材料層9填 充層厚度為5 30mm。所述在第一擴張腔7和第二擴張腔3中的消聲穿孔隔板8分別為1 4片，構成 多級擴張腔。所述殼體14與吸聲材料層9之間固定連接有支撐條101，支撐條101將殼體14與 吸聲材料層9之間相互分離，殼體14與吸聲材料層9之間形成冷卻水套10，殼體14上設有 進水口 12和排水口 1，進水口 12與柴油機的排水管連接，排水口 1與柴油機散熱器連接。進一步優選的，所述第一擴張腔7和第二擴張腔3之間與冷卻水套10連通。工作原理參見圖1、圖3，在消聲器設計時，結構主要採用方形、阻抗複合型水冷式消聲結 構，其中抗性消聲部分由兩級擴張腔第一擴張腔7和第二擴張腔3、隔板8和進氣管11、排 氣管2構成，阻性消聲部分由穿孔板5和吸聲材料9構成。參見圖2，水冷式消聲器通過循環水管與柴油發電機組15、隔聲罩16和散熱器13 形成串聯連接。柴油發電機組15和水冷式消聲器均放置在隔聲罩16內部，柴油機的水箱 和散熱器13置於隔聲罩的頂部，並用水管與柴油機的冷卻系統和水冷式消聲器連接。參見圖2，在柴油發電機組15工作時，柴油機排出的高溫高壓氣體(廢氣)經排氣支管，通過進氣口 11 (接柴油機排氣管)進入水冷消聲器。廢氣進入水冷消聲器內的第一 級擴張腔7流動時，氣體從進氣管11的端部和進氣管消聲孔111中噴出，並穿過穿孔隔板 8使其體積迅速膨脹，流速迅速降低，流動動能減小，對排氣噪聲進行第一級消聲；然後，廢 氣通過第一級膨脹後，通過U形連通管37，進入第二級擴張腔3，使氣體體積進一步膨脹，流 速和流動動能都進一步降低；最後，穿過第二級擴張腔穿孔隔板8的氣體，經過排氣管2從 消聲器排出。本消聲器設計主要由兩個大擴張腔——第一擴張腔7和第二擴張腔3構成，一方 面起到擴容消聲的作用，另一方面大空間可以降低氣體的流速，不至於產生過大的再生噪 聲。在每一級擴張腔的壁面上垂直放置1-4片消聲隔板8，消聲隔板8上設計了一定數量的 通孔81。消聲隔板8的作用相當於增加了擴張腔的數量，同時也改變了氣體的流向，增大氣 體流動阻力。如圖1、圖3所示，除了採用多級擴張室(抗性)消聲結構外，本消聲器還採用了阻 性消聲結構，形成阻抗複合型水冷式消聲器，以提高消聲效果。在兩級擴張室的內壁與水套 之間設計了吸聲穿孔薄板5的吸聲結構，其中填充耐高溫的超細玻璃棉等耐高溫等吸聲材 料構成吸聲材料層9。吸聲穿孔薄板5為薄壁鋼板，其厚度不超過3mm，孔徑為5_8mm，穿孔率不小 於20 % ；採用超細玻璃棉作為填充材料，密度30kg/m3，填充層厚度20mm，吸聲係數為 0. 8-0. 9 (加穿孔鋼板護面)。三、水冷式冷卻系統結構1、循環系統通過水管與柴油機冷卻系統水套連接，構成強制冷卻循環；利用柴 油機冷卻系統的水泵、水箱、散熱器和循環系統，無需增加設備；2、循環水量一般情況下，循環水量和流量可以保持不變；3、布置方式柴油發電機組15和水冷消聲器布置在隔聲罩16內部，而機組的水箱 及散熱器13則布置在隔聲罩16的頂部或外側壁上。在消聲器內腔與外殼14之間設置的水套夾層10，通過水管與發電機組15的循環 冷卻連接，使通過消聲器的廢氣熱量被水套的冷卻水帶出，避免向隔聲罩內部散發時熱量， 以降低在隔聲罩內部的熱量散發，同時可以降低廢氣衝擊單層消聲器壁面時產生的噪聲。四、使用後效果(1)消聲器插入損失不低於30dB(A)；(2)消聲器表面溫度不高於95°C。(3)可以大大簡化隔聲罩內部結構，從而減輕隔聲罩重量，降低製造成本。雖然結合了附圖描述了本實用新型的實施方式，但本領域的普通技術人員可以在 所附權利要求的範圍內作出各種變形或修改。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不 受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫 離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進 都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
權利要求一種阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，包括封閉的殼體(14)、進氣管(11)、排氣管(2)、消聲穿孔隔板(8)，進氣管(11)與柴油機的排氣支管連接，消聲穿孔隔板(8)上均布有通孔(81)，其特徵在於殼體(14)設有兩個擴張腔，第一擴張腔(7)和第二擴張腔(3)，第一擴張腔(7)和第二擴張腔(3)的內側壁上鋪設有吸聲材料層(9)；進氣管(11)由消聲器一側的下部進入第一擴張腔(7)後向上轉折，排氣管(2)設置在第二擴張腔(3)中，排氣管(2)的上端轉折後置於消聲器的外部，第一擴張腔(7)和第二擴張腔(3)之間由U形連通管(37)連通；在進氣管(11)與U形連通管(37)之間，以及排氣管(2)與U形連通管(37)之間均設有消聲穿孔隔板(8)，進氣管(11)置於第一擴張腔(7)中的筒體上設有進氣管消聲孔(111)，排氣管(2)置於第二擴張腔(3)中的筒體上設有排氣管消聲孔(21)，U形連通管(37)的筒體上設有U形連通管消聲孔(371)。
2.根據權利要求1所述的阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，其特徵在於所述 的第一擴張腔(7)、第二擴張腔(3)內壁的吸聲材料層(9)上均鋪設有吸聲穿孔薄板(5)； 所述吸聲穿孔薄板(5)的厚度彡3mm，吸聲穿孔薄板(5)的穿孔(51)的孔徑為5 8mm， 穿孔率彡20%。
3.根據權利要求1所述的阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，其特徵在於所述 吸聲材料層(9)由玻璃棉構成，所述玻璃棉密度30kg/m3;所述吸聲材料層(9)填充層厚度 為5 30mmo
4.根據權利要求1所述的阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，其特徵在於所述 在第一擴張腔(7)和第二擴張腔(3)中的消聲穿孔隔板(8)分別為1 4片。
5.根據權利要求1所述的阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，其特徵在於所述 殼體(14)與吸聲材料層(9)之間固定連接有支撐條(101)，支撐條(101)將殼體(14)與 吸聲材料層(9)之間相互分離，殼體(14)與吸聲材料層(9)之間形成冷卻水套(10)，殼體 (14)上設有進水口 (12)和排水口(1)，進水口 (12)與柴油機的排水管連接，排水口 (1)與 柴油機散熱器連接。
6.根據權利要求5所述的阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，其特徵在於所述 第一擴張腔(7)和第二擴張腔(3)之間與冷卻水套(10)連通。專利摘要本實用新型公開了一種阻抗複合型水冷式柴油發電機組消聲器，包括封閉的殼體、進氣管、排氣管、穿孔隔板，殼體內設有兩個擴張腔，第一擴張腔和第二擴張腔，第一擴張腔和第二擴張腔的內側壁上鋪設有吸聲材料層；進氣管由消聲器一側的下部進入第一擴張腔，排氣管設置在第二擴張腔中，排氣管的上端轉折後置於消聲器的外部，第一擴張腔和第二擴張腔之間由U形連通管連通。殼體與吸聲材料層之間形成冷卻水套，殼體上設有進水口和排水口。本實用新型在阻抗複合消聲基礎上增加水冷循環散熱結構，構成阻抗複合型水冷式消聲器，減少消聲器表面對外的熱輻射，降低隔聲罩內部溫度，簡化了隔聲罩結構，減小整機的體積和重量，降低隔聲罩製造成本，提高了噪聲控制水平。
文檔編號F01N13/14GK201747435SQ20102026282
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者嚴健, 潘小兵, 袁春, 袁浩文, 陳兆海, 陳強, 龔利紅 申請人:中國人民解放軍重慶通信學院