變徑管消聲器的製作方法
2023-05-01 18:35:56 2
專利名稱：變徑管消聲器的製作方法
技術領域：
本實用新型提供了一種在管系中，尤其是在通風空調系統中使用的變徑管消聲器，主要是一個截面漸變的管狀體。
在已有技術中，變徑管消聲器屬於抗性消聲器中的擴張室消聲器的一種。一般認為，截面突變的變徑管有比較明顯的消聲效果，而截面漸變的變徑管聲能透過較多，消聲效果很差。
例如，方丹群等人編著的《噪聲控制》一書第663～667頁，詳細討論了擴張室消聲器的原理和計算。該文獻認為變徑管消聲器主要是利用管道截面的突然擴張或收縮造成通道內聲阻抗突變，使得沿管道傳播的某些頻率的聲波通不過消聲器而反射回聲源去，從而達到消聲的目的。該文獻的結論是在將兩個管徑不同的管子連接時，截面漸變，聲能可大部分透過，反射很少；而當截面突變時，則聲波會產生反射，取得一定的消聲效果。
美國專利第3，977，493號《排氣控制方法和裝置》利用變徑管通過聲波的倒相疊加來降低所說的低頻噪聲。
該專利提出了一種內燃機的排氣管消聲器，在其未端設置了一段截面漸小的變徑管，利用這段變徑管將發動機的排氣噪聲反射回排氣門。通過適當調整變徑管到排氣門的距離，使得反射波恰好在排氣門開啟時到達，與排氣時產生的脈動噪聲相抵消。但是，該專利認為這一措施僅對排氣門產生的脈動壓力波有效，而對所謂的高頻噪聲沒有抑制作用。所以其消聲裝置內壁上仍須附著吸收材料。
該專利的一個局限性在於，它要求將變徑管安裝在距離噪聲源一定遠的位置上，以便使得反射波在噪聲源處有180°的相移。顯然，對於不同頻率或波長的噪聲，這種消聲器的效果將會相差很大。
本實用新型的任務是提出一種新的變徑管消聲器，其截面漸變仍然有良好的消聲效果，並且對安裝距離沒有特殊要求。
變徑管消聲器，主要包括一個截面漸變的管狀體，氣流入口直徑大於氣流出口直徑，其特徵是管長約等於噪聲下限頻率的 1/(4π) 波長，氣流出口直徑約等於噪聲上限頻率的 1/4 波長，氣流入口端平面與母線的夾角約等於全反射臨界角。
本實用新型的變徑管消聲器主要是根據聲管理論設計的。根據聲管理論，在管內傳播的聲波當其波長遠大於管徑時，如果管端出口縮小或有障礙物，聲波在出口處的反射量將增大；當聲阻達到某一臨界值時，反射情況將發生突變，產生類似一端封閉的「閉管(stoped pipe)」效果，聲波只能在管內反射，而不會傳出管端。在聲管理論中稱之為「全反射」。
本實用新型通過調整變徑管的錐角，也就是改變入口和出口的面積比，來調整出口端的聲阻，使之達到接近全反射的效果。所說的全反射臨界角在本實用新型中利用變徑管氣流入口端平面與錐體母線的夾角θ來描述。θ的理論值等於氣體在上下限頻率時相位常數的比值的反正弦，即θ＝arcsin (K1)/(K2)其中θ－全反射臨界角K1，K2－氣體在不同頻率時的相位常數在一般情況下，全反射臨界角在78°左右。這可以作為驗證變徑管出入口之比的一個判據。
本實用新型的變徑管消聲器同時利用閉管效應和整流作用來降低噪聲。
當帶有噪聲的氣流通過這種入口大、出口小的錐形管時，一部分單極源噪聲，例如風機的鼓動噪聲或排氣門產生的噪聲等，將被反射而不能透過消聲器傳出，這利用了它的閉管效應。與已有技術不同的是，並不要求反射波到達單極噪聲源時與聲源反相，因為主要不是利用倒相疊加的方法來消除噪聲的。因此，本實用新型的變徑管消聲器不象已有技術那樣只能安裝在一定的距離上使用，其安裝位置不作特殊要求。
本實用新型變徑管消聲器的內壁上不要求附著吸音材料，是光滑而堅硬的。這一方面有利於對聲波的反射作用並且對氣流的阻力較小，更重要的是可以對通過的氣流有很好的整流作用，使出口氣流流動平穩，因此可以有效地抑制偶極源噪聲(例如渦流噪聲等)和噴氣噪聲。
通過上述綜合作用，本實用新型的變徑管消聲器一般可以降低噪聲15～20分貝(使用ND6聲級計測試)，特別適用於通風空調系統的風口消聲。
本申請包括3幅附圖。其中
圖1是變徑管消聲器的消聲元件錐形管的剖視圖圖2表明一個比較好的實施例，這是它的剖面圖圖3是圖2的正視圖。
下面結合實施例並對照附圖的標號詳細說明本實用新型的變徑管消聲器。
如
圖1所示，本實用新型的變徑管消聲器主要是一個截面漸變的錐形管〔1〕，其入口〔2〕面積大於出口〔3〕面積。管長L、出口直徑d和入口端平面〔4〕與管體母線〔5〕的夾角θ是確定消聲器的主要參數。其中管長L約等於噪聲下限頻率的 1/(4π) 波長，出口直徑d約等於噪聲上限頻率的1／4波長，入口端平面與母線的夾角θ約等於全反射臨界角，入口直徑D由上述參數決定。如前所述，θ的數值與氣體的性質和噪聲上下限頻率有關，在大多數應用，尤其是在通風空調系統的應用中，該角度約為78°左右。在本例中，噪聲頻率為125～4000Hz，實選管長L＝150毫米，入口直徑D＝100毫米，出口直徑＝50毫米，θ≈80°。實測可降低噪聲20分貝左右。
在使用中，可根據風量的大小選用適當數量的上述變徑管〔1〕並列使用，可以是一個，也可以是多個。圖2和圖3的實施例採用了六個變徑管〔1〕並列。這六個管子先固定在前後兩個平板〔6和7〕上，再裝配到一個框形的盒子〔8〕裡。全部零件均可以用金屬薄板製造。這樣的箱形消聲器很容易安裝到通風空調的送風管上，代替原有的出風口裝置。安裝位置和到風機的距離均不受限制，消聲效果也不受影響。
圖2和圖3的實際尺寸是箱長A＝330毫米箱高B＝240毫米箱厚C＝150毫米變徑管參數管長L＝150毫米入口直徑D＝100毫米出口直徑d＝50毫米使用環境風量700～800M3／h，風壓10～40mm水柱，噪聲頻率125～4000Hz。
治理前噪聲69～71dB，治理後噪聲47～51dB(均包括本底噪聲)。
治理後主觀感覺噪聲有很明顯的降低，實測噪聲已接近本底值。
權利要求1.變徑管消聲器，主要包括一個截面漸變的管狀體[1]，氣流入口[2]直徑D大於氣流出口[3]直徑d，其特徵是管長L約等於噪聲下限頻率的 1/(4π) 波長，氣流出口直徑d約等於噪聲上限頻率的 1/4 波長，氣流入口端平面[4]與母線[5]的夾角θ約等於全反射臨界角。
2.如權利要求1所述的變徑管消聲器，其特徵是根據風量大小採用一個或多個所說的變徑管〔1〕並列，這些變徑管先固定在前後兩塊平板〔6和7〕上，再裝配到一個框形的盒子〔8〕裡。
3.如權利要求1或2所述的變徑管消聲器，其特徵是有六個這樣的變徑管並列，其氣流入口〔2〕直徑100毫米，氣流出口直徑50毫米，管長150毫米。
專利摘要本實用新型提供一種變徑管消聲器，主要由一個或多個截面漸小的錐形管構成。氣流入口直徑大於出口直徑，管長約等於噪聲下限頻率的1/4π波長，氣流出口直徑d約等於噪聲上限頻率的1/4波長，氣流入口端平面與母線的夾角約等於全反射臨界角(78°左右)。使用中根據風量大小採用一個或多個變徑管固定在前後兩塊平板上，然後再裝配到一個框形的盒子裡，形成箱形的消聲器總成，特別適宜於通風空調系統的出口消聲。
文檔編號F16L55/02GK2056723SQ89213690
公開日1990年5月2日 申請日期1989年7月10日 優先權日1989年7月10日
發明者嶽景飛 申請人:機械電子工業部第二○五研究所