降噪罩的製作方法
2023-05-22 03:34:56
專利名稱：降噪罩的製作方法
技術領域：
本發明涉及通用引擎，具體涉及用於小型引擎的降噪罩。
背景技術：
割草機最大容許聲功率從80年代中期已在歐洲進行調整。在歷史上， 切割臺噪聲已成為割草機的主要噪聲源。引擎噪聲已經不是重要的噪聲源。 2002年1月3日，歐洲戶外動力設備噪聲指令(2000/14/EC)在歐盟內開始 實施。割草機製造商已降低了割草機的設計工作速度以符合該指令的要求。 在大約為20%的額定載荷的引擎載荷下低至2500 RPM的引擎速度是典型 的。該指令提出在2006年1月3日將最大容許聲功率級進一步降低大約2.0 dBA。
在戶外動力設備產業，割草機降噪通常通過降低切割臺的速度而實現。 割草機切割臺降噪已通過改進切割刀片、特別是消除切割刀片在切割前形成
草提升的特徵而實現。割草機降噪還通過圍繞切割臺周邊設置密封件實現。 這些割草機設計的修改均降低了切割臺的割草性能。圍繞切割臺周邊的密封 件增大割草機成本，並顯現與切割臺下方密封件的吸入和破碎相關的安全問 題。本發明的優點在於，在切割臺的割草性能或與吸入相關的安全考慮不受 損的情況下降低割草機噪聲。本發明利用針對歐洲割草機噪聲測試以及割草 機的實際使用(在草皮或人造地面上工作)所規定的聲環境。
在歐洲割草機噪聲測試(ISO 11094)中，割草機在天然草皮上或人造 地面上工作。人造地面為吸聲平臺。在任一情況下，相當多的聲能被割草機 下方的表面吸收。在這種測試中，使用設置在割草機上方的傳聲器進行聲學 測量。
4在過去兩年中，割草機製造商在切割臺降噪方面已取得了顯著進步。在 一些情況下，切割臺噪聲可被降低至接近引擎噪聲水平。在此情況下，總體 割草機噪聲水平的進一步降低將需要降低引擎噪聲以及切割臺噪聲。
發明內容
本發明的特點為在通用引擎的噪聲源與接收者(即操作者)之間提供聲 障。本發明的特點還在於在歐盟割草機噪聲測試的操作條件下，使通用引擎 噪聲的主要噪聲源改變方向朝向吸聲表面。
在一個實施例中，本發明是用於通用引擎的降噪罩，且此引擎具有相連
的鼓風機殼體降噪，該罩包括定位在位於引擎上的鼓風機殼體的上方並包 圍鼓風機殼體的整體式外殼，以在所述罩與引擎之間限定空間，其中該外殼 適於使進入鼓風機殼體的空氣必須首先從引擎的底側向上流動通過在所述 罩與引擎之間的空間。在另一實施例中，本發明是包括上述降噪罩的割草機
或其它草衝和園藝設備。
圖1示出現有技術的引擎鼓風機殼體的示意性側視圖。 圖2示出使引擎的冷卻系統噪聲和感應系統噪聲改變方向以向該引擎 的底部引出的罩。
圖3示出使引擎的冷卻系統噪聲和感應系統噪聲改變方向以向液冷式 引擎的底部引出的罩。
圖4示出用於在分層邊界上的波傳播的幾何結構。
具體實施例方式
通用及草碎和園藝設備包括割草機、鏈鋸、鼓風機、繩式修剪機、發電 機組、泵以及由小型(<25hp)汽油和柴油引擎提供動力的其它設備。如在 此使用的術語"通用引擎"是指通常在額定50馬力以下並通常用於為戶外
5動力設備和工業應用提供動力的引擎。
通用引擎通常通過強制通風冷卻。如圖1中所示，鼓風機殼體ll設置
為包圍引擎13，以在鼓風機殼體11與引擎13之間存在間隙15。冷卻空氣 14流動通過引擎13與鼓風機殼體11之間的間隙15 (由箭頭示出)。冷卻 空氣14通過鼓風機殼體11中的入口 17進入間隙15,並且此後通過鼓風機 殼體ll中的出口 19排出。通常，對於通用引擎，鼓風機殼體入口 17位於 鼓風機殼體ll的頂部(如圖所示)，但其它方位也是可以的。冷卻空氣14 通常利用風扇21或其它類似裝置被強制通過間隙15。鼓風機殼體11被設 計為引導冷卻空氣14靠向引擎13,以提供適合的冷卻。
對於大部分類型的戶外動力設備、特別是零轉向半徑的割草機，操作者 的位置在通用引擎上方。因此，操作者的耳朵位置在引擎上方。對於零轉向 半徑的割草機，操作者直接坐在引擎前方，引擎到操作者的耳朵具有直接的 短路徑。當通用引擎具有朝向鼓風機殼體的頂部的鼓風機殼體入口時，引擎 噪聲可相對不受阻礙地傳播通過鼓風機殼體入口而直接朝向操作者。這樣， 操作者暴露於高噪聲水平環境。如下文更全面描述，本發明用於通過在噪聲 源與操作者之間施加聲障而減輕操作者暴露於噪聲的情況。
參見圖2,降噪罩23連接在引擎曲軸箱和/或引擎鼓風機殼體11的上方。 優選地，罩23被連接為可易於移除，以允許維護和修理下面的引擎或鼓風 機殼體11。罩23通常製成為單一件。罩23由任何公知的合適材料構成， 例如由鋼、鋁或聚合物樹脂構成。罩結構材料的選擇受諸如強度、抗衝擊性、 重量、工作溫度、處境耐受性之類的常用設計考慮的影響。
罩23遮蓋引擎鼓風機殼體11的冷卻空氣入口 17。罩23比引擎鼓風機 殼體11的高度高。罩23還比引擎鼓風機殼體11寬，從而形成第二間隙25。 因此，罩23並不阻礙引擎冷卻空氣流動至鼓風機殼體入口 17。罩23使冷 卻空氣改變方向至引擎。冷卻空氣14流動通過間隙25而到達鼓風機殼體 ll的入口 17。冷卻空氣14通過入口 17進入鼓風才幾殼體11,通過鼓風機21 被分配，並通過出口 19離開殼體11。罩23的高度和寬度通過引擎的冷卻和氣;危要求而確定。
罩23雖然允許冷卻空氣14流動，但也用作聲障。罩23使引擎的冷卻 系統噪聲和感應系統噪聲改變方向，以向引擎的底部引出。該噪聲通常會從 鼓風機殼體中的開口向引擎的頂部引出。
在進一步的實施例中，本發明可用於如圖3所示的液冷式引擎。如圖3 所示，氣流路徑與圖2所示的氣冷式引擎的氣流路徑相同。不過，熱交換器 26 一皮4是供以冷卻用於冷卻通用引擎的液體。冷卻空氣14通過入口 17進入 鼓風機殼體ll，並通過鼓風機被強制經過熱交換器26。冷卻空氣14與熱交 換器26的接觸允許熱能通過冷卻液體傳遞給冷卻空氣14。
通過強制冷卻系統噪聲和感應系統噪聲從引擎的底部而不是從引擎的 頂部引出，實現兩種聲學益處。第一，避免這些噪聲源直接輻射到操作者的 耳朵位置。通常， 一件戶外動力設備的操作者位於引擎上方。因此，從這些 噪聲源到操作者耳朵通常存在直接路徑。第二，來自這些噪聲源的顯著更大 百分比的聲能將被草皮或人造地面吸收。
如先前部分所提到的，採用吸聲來降低噪聲眾所周知。吸聲的材料通過 激發其它運動將分子的動能轉變為熱量。幾十年來，戶外動力設備的製造商 已認識到吸聲的聲學益處。這種設備的製造商基於高吸聲係數的需要而選擇 用於聲學測試的草皮類型。吸聲係數定義如下
《(/)=與 力
其中
吸收係數 /a=由材料吸收的聲能 // =入射到材料上的聲能
圖4示出在分層邊界上的波傳播的幾何結構。頂層假定為空氣，並具有 密度/ 0、聲速c。和聲阻抗 / 。 c0。 中間層假定為草皮或人造地面，並為多孑L 材料，其密度和聲速為復量。換句話說，草皮/人造地面層具有復聲阻抗，使得從空氣傳遞到該層中的平面波將被折射到具有相移的層中，並將隨著其 傳播通過該材料而衰減。吸聲係數根據草皮的類型而顯著不同。吸聲係數與
孔隙-體積比部分地相關。草皮的吸聲係數從0.5變化至0.7。人造地面需 要由20mm厚、氣流阻力為11 kNs/m4和密度為25 kg/m3的礦物纖維構成。 人造地面的這些特徵提供與天然草皮大致相等的吸聲係數。因此，在對歐洲 割草機噪聲測試的測試裝置中可獲得顯著的聲學優點，使不需要的聲波(即 噪聲)改變方向而朝向割草機下方的草皮/人造地面。
如先前部分所提到的，應用聲障減少被傳遞的聲波眾所周知。質量密度 大於約20 kg/m2的無孔壁可有效用於聲障。到達接收者的聲音必須圍繞屏障 衍射。由於大部分聲音並未衍射，因此，到達接收者的噪聲顯著降低。如果 聲障具有足夠的質量密度，則聲障對於在接收者位置處降低噪聲是有效的， 聲障阻隔接收者與噪聲源之間的視線，而且聲障沒有降低傳遞損耗的開口 。 通用引擎降噪罩23將實現聲障設計的所有這些方面。為了經濟地實現聲障 的密度要求，可能有必要在罩23的內部襯以聲障材料。
已知聲障材料包括由諸如反應注射成型聚氨酯之類的自支撐熱固材料 和諸如高填充乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯和聚丙烯之類的熱塑性材料
製成的聲障板。
本發明還將為戶外動力設備的操作者、尤其是零轉向半徑割草機的操作 者的提供聲學益處。
權利要求
1、一種用於通用引擎的降噪罩，而且所述引擎具有相連的鼓風機殼體，該罩包括定位在位於引擎上的鼓風機殼體上方並包圍所述鼓風機殼體的整體式外殼，以在所述罩與所述引擎之間限定空間，其中所述外殼適於使進入所述鼓風機殼體的空氣必須首先從所述引擎的底側向上流動通過所述罩與引擎之間的所述空間。
2、 如權利要求1所述的罩，其中所述鼓風機殼體具有位於所述引擎上方側的冷卻空氣的入口和位於所述引擎下方的冷卻空氣的出口 。
3、 如權利要求1所述的罩，進一步包括村裡，所述襯裡包括至少一種聲障材料。
4、 如權利要求3所述的罩，其中所述聲障材料為密度大於約20 kg/m2 的無孔材料。
5、 如權利要求1所述的罩，其中，所述引擎為液冷式，所述冷卻空氣 被強制接觸熱交換器。
6、 一種具有通用引擎的割草機，而且所述引擎具有相連的鼓風機殼體， 該割草機包括降噪罩，所述罩包括定位在位於引擎上的鼓風機殼體上方並包 圍所述鼓風機殼體的整體式外殼，以在所述罩與引擎之間限定空間，其中所 述外殼適於使進入所述鼓風機殼體的空氣必須首先從所述引擎的底側向上 流動通過所述罩與引擎之間的所述空間。
7、 如權利要求6所述的割草機，其中所述割草機的操作者位於所述引 擎的上方。
8、 如權利要求7所述的割草機，其中所述降噪罩位於所述引擎與操作 者之間。
9、 如權利要求7所述的割草機，其中所述降噪罩引導引擎噪聲遠離所 述操作者。
10、 如權利要求6所述的割草機，其中所述割草機為零轉向半徑的割草機。
11、 如權利要求6所述的割草機，其中所述罩進一步包括聲障材料。
12、 如權利要求6所述的割草機，其中所述引擎為液冷式，並進一步包 括熱交換器。
13、 一種用於降低暴露於設備操作者的噪聲的方法，所述設備包括具有 相連的鼓風機殼體的通用引擎，所述方法包括將降噪罩放置在所述通用引擎的上方，使得該降噪罩位於所述通用引擎與所述操作者之間，其中，所述罩包括定位在位於引擎上的鼓風機殼體上方並包圍所述鼓風 機殼體的整體式外殼，以在所述罩與引擎之間限定空間，其中所述外殼適於 使進入所述鼓風機殼體的空氣必須首先從所述引擎的底側向上流動通過在 所述罩與引擎之間的所述空間。
14、 如權利要求13所述的方法，其中所述罩適於引導引擎噪聲遠離所 述操作者。
15、 如權利要求13所述的方法，其中所述罩進一步包括由聲障材料制 成的村裡。
16、 如權利要求13所述的方法，其中熱交換器位於所述鼓風機殼體內。
17、 如權利要求13所述的方法，其中進入所述鼓風機殼體的空氣的至 少 一些被強制靠向所述熱交換器。
全文摘要
本發明提供一種用於通用引擎的降噪罩，且此引擎具有相連的鼓風機殼體。該罩包括定位在位於引擎上的鼓風機殼體上方並包圍鼓風機殼體的整體式外殼，以在罩與引擎之間限定空間，其中該外殼適於使進入鼓風機殼體的空氣必須首先從引擎的底側向上流動通過罩與引擎之間的空間。在另一實施例中，本發明是包括上述降噪罩的割草機或其它草坪和園藝設備。
文檔編號F04D29/54GK101512161SQ200780032150
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月29日 優先權日2006年8月30日
發明者丹·J·盧曼, 史蒂文·P·裡維斯, 查理斯·M·伊米希, 愛德華·A·優貝拉海爾, 羅傑·W·阿爾伯特 申請人:科勒公司