水管路穩流寬頻帶消聲器的製造方法

2023-11-04 08:42:07 1

水管路穩流寬頻帶消聲器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種水管路穩流寬頻帶消聲器，包括輸水管和消聲器外殼，固定連接有輸水管的消聲器外殼殼體一端內側面上固定安裝有擴張穿孔管；在所述消聲器外殼的另一端位置固定設置有端板；在該端板上還固定連接有分流穿孔管，在該分流穿孔管內端的埠位置固定設置有節流環；所述擴張穿孔管的內徑大於分流穿孔管的外徑，擴張穿孔管的內端與分流穿孔管的內端有間隙地相互固定套接，所述輸水管的過流截面積小於端板孔過流截面積與分流穿孔管的過流截面積之和。該穩流寬頻帶消聲器不僅能實現水管路的寬頻帶消聲，而且能有效穩定水管路出口端的流場，降低水噴流速度和壓力，從而有效降低水管路埠噪聲，實現了穩流和寬頻帶消聲的效果。
【專利說明】水管路穩流寬頻帶消聲器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種消聲技術裝備，尤其涉及水管路系統水動力噪聲的消聲器。
【背景技術】
[0002]在水管路系統中，泵、閥門、彎頭以及通道截面突變都會產生流體動力性噪聲，而且這種通過管路傳播的噪聲幾乎不隨傳播距離的增加而衰減，最終從管道埠直接向外輻射，形成嚴重的輻射噪聲源。此外，水管路中的水從管口流出時，由於出口端流場產生突變，水將以噴流的形式流出，水噴流速度和噴流壓力的脈動也會引發管路振動並產生噴射噪聲。尤其對於船舶、潛艇等艇內空間狹小或具有其它戰術技術性要求的艦船，管路噪聲及其管埠噪聲顯得尤為突出。因此，對於艦船而言，水管路噪聲不僅影響船舶的隱蔽性和設備運行的安全可靠性，而且也會對海洋聲學環境產生較大影響。
[0003]雖然水管道與空氣管道中的壓力脈動存在顯著的區別:首先空氣噪聲和水噪聲具有不同的介質，空氣介質的特性阻抗和水的特性阻抗相差3000多倍；其次常用於空氣介質中的吸聲、隔聲材料在液體介質中基本是透聲的，還有空氣的壓縮性好，空氣中的消聲器大都工作在較低壓力下，而水管路消聲器要承受很寬的工作壓力範圍，因此水消聲器和空氣消聲器在消聲機理上存在很大的差異。儘管在空氣消聲器已經發展較為成熟，但人們對水管路消聲器的研究相對較少，由於水和空氣這兩種流體介質性質的差異，水管路消聲器的設計並不能完全借鑑或照搬空氣消聲器的設計方法，因此對水管路消聲器的研究顯得十分必要和迫切。
[0004]中國專利申請201310009357.1公開了一種串接於水管路中的壓力自平衡水動力噪聲器，它是在穿孔管段的外側套裝有桶裝殼體，在穿孔管段和桶裝殼體之間填充有可壓縮彈性元件，從而構成了一蓄能器消聲結構，雖然該噪聲消聲器能抑制管路中壓力脈動，具有降低管路噪聲的作用，但其消聲頻帶較窄，難以抑制寬頻水動力噪聲，更不能穩定管路出口端的噴射流場，降低埠噴射噪聲，而恰恰這種埠振動和噪聲的幅射效率高，對環境和艦艇的隱蔽性影響最為直接。

【發明內容】

[0005]針對現有技術所存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種水管路穩流寬頻消聲器，它不僅能實現水管路的寬頻帶消聲，而且能有效穩定水管路出口端的流場，降低水噴流速度和壓力，從而有效降低水管路埠輻射噪聲和噴流產生的二次噪聲。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的一種水管路穩流寬頻帶消聲器，包括輸水管和消聲器外殼，該輸水管穿過消聲器外殼的一端而固定連接於消聲器外殼的殼體上，固定連接有輸水管的消聲器外殼殼體一端內側面上固定安裝有擴張穿孔管，該擴張穿孔管的內徑大於輸水管的外徑；在所述消聲器外殼的另一端位置固定設置有端板，該端板上設置有端板孔；在該端板上還固定連接有分流穿孔管，該分流穿孔管伸向消聲器外殼的殼體內，在該分流穿孔管內端的埠位置固定設置有節流環；所述擴張穿孔管的內徑大於分流穿孔管的外徑，擴張穿孔管的內端與分流穿孔管的內端有間隙地相互固定套接，所述輸水管的過流截面積小於端板孔過流截面積與分流穿孔管的過流截面積之和。
[0007]所述端板上各端板孔的過流截面積之和大於或等於分流穿孔管過流截面積。
[0008]所述輸水管以及擴張穿孔管均為圓形管，該擴張穿孔管的內徑與輸水管的內徑之比為1.5?2.0。
[0009]所述節流環為圓環結構，所述分流穿孔管為圓形管，分流穿孔管的內徑與節流環的內徑之比為1.5?2.0。
[0010]所述擴張穿孔管的內端與分流穿孔管的內端通過支撐板有間隙地相互固定套接。
[0011]所述輸水管、擴張穿孔管和分流穿孔管的管中心線處於同一直線上。
[0012]所述擴張穿孔管管壁上的擴張管穿孔的孔徑等於分流穿孔管管壁上的分流管穿孔的孔徑；
擴張穿孔管上穿孔率為15% — 30% ;分流穿孔管上的穿孔率為15% — 30%。
[0013]所述擴張管穿孔和分流管穿孔的孔徑均為6 — 20mm。
[0014]所述消聲器外殼包括圓管段和橢圓封頭，圓管段和橢圓封頭相互密封連接。
[0015]在上述結構中，由於固定安裝於消聲器外殼殼體內側面的擴張穿孔管及消聲器殼體截面尺寸均大於輸水管直徑，沿輸水管進入的流道形成膨脹結構，聲波在該管道截面的突擴造成通道內聲阻抗突變，使聲波傳播方向發生改變，在管道內發生反射、幹涉現象，從而有效實現了一次中低頻噪聲的消聲。又由於擴張穿孔管採用管壁穿孔結構，穿孔的阻尼作用將聲能轉化為熱能而耗散，大大降低噪聲脈動，擴張穿孔管上的穿孔在流體粘性作用下產生阻尼實現了對高頻噪聲的一次消聲；並且當系統固有頻率與噪聲頻率相同時產生共振，消耗聲能最多。還由於在分流穿孔管的埠設置有節流環，一方面通過節流環進入分流穿孔管的流道膨脹，聲波在該管道截面又發生突擴造成該通道內聲阻抗突變，在該管道再次發生反射、幹涉現象，形成二次的中低頻噪聲消聲；另一方面節流環的分流作用，迫使水流分別沿擴張穿孔管上的擴張管穿孔、擴張穿孔管與分流穿孔管間的間隙流道以及節流環內孔流道分流，使水流的流速大大降低，水流壓力減少，有效地抑制噴流產生的二次噪聲。再由於分流穿孔管也同樣採用管壁穿孔結構，它不僅利用該管壁穿孔的阻尼作用再次降低噪聲脈動，實現對高頻噪聲的二次消聲和共振消聲；而且該管壁穿孔實現了分流穿孔管管壁兩側的水壓平衡，出水水流更加穩定。採用上述結構後，從分流穿孔管和端板孔流出的水流速度和噴射距離在大大降低，流場得此穩定，水壓得以平抑，既大幅度減輕了水流流體的噴射噪聲，又避免水流衝擊所引發的振動和噪聲。因此本發明採用流道膨脹、多孔多路分流原理產生穩定流場，降低出水埠處水噴流速度和射流距離；採用聲波反射與小孔阻尼吸聲原理，利用膨脹、節流、分流、共振和阻尼吸聲的合理匹配，實現寬頻(50-10000Hz )消聲效果；採用突擴與節流、管壁穿孔實現在外形尺寸受限條件下全頻段IOdB以上的消聲量。由於採用了多孔多路分流式設計，不僅可以做到流動阻力低，還可以有效地防止海生物的生長且方便清理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發明水管路穩流寬頻帶消聲器作進一步詳細的說明。[0017]圖1是本發明水管路穩流寬頻帶消聲器一種實施方式的具體結構示意圖；
圖2是圖1所示結構中擴張穿孔管的結構示意圖；
圖3是圖1所示結構中分流穿孔管的結構示意圖；
圖4是是圖1所示結構中端板的結構示意圖。
[0018]圖中，I一連接法蘭、2—輸水管、3—消聲器外殼、4一擴張穿孔管、5—擴張管穿孔、6一支撐板、7—節流環、8—分流穿孔管、9一分流管穿孔、10一端板孔、11一端板、12一端板中心孔。
【具體實施方式】
[0019]在圖1所示的水管路穩流寬頻帶消聲器中，消聲器外殼3由圓管段和橢圓封頭段組成，圓管段和橢圓封頭通過焊接相互固定密封連接在一起；當然該消聲器外殼3也可以通過整體成型而成。圓管結構的輸水管2的一端穿過消聲器外殼3的橢圓封頭而固定連接於消聲器外殼3的殼體上，輸水管2的另一端固定連接有連接法蘭1，以便將消聲器安裝於水管路上。在所述消聲器外殼3上固定連接有輸水管的橢圓封頭一端的殼體內側面上固定安裝有擴張穿孔管4。如圖2所示，該擴張穿孔管4為圓管結構，在擴張穿孔管4的管壁上均勻地設置有112個孔徑為直徑15_的擴張管穿孔5，擴張穿孔管4的穿孔率選擇在15%一30%,擴張穿孔管4的內徑大於輸水管2的內徑，該擴張穿孔管4內徑與輸水管2內徑之比優先選擇為1.5-2.0,以在流道形成膨脹結構。
[0020]在消聲器外殼3的另一端位置通過焊接固定連接有端板11。如圖4所示，端板11呈圓板結構，在端板11的圓心位置有用於連接分流穿孔管8的端板中心孔12，在端板板面的同一圓周上均勻分布有12個直徑為30mm的端板孔10。端板11上焊接有分流穿孔管8，該分流穿孔管8伸向消聲器外殼3的殼體內；如圖3所示，分流穿孔管8也為圓管結構，在分流穿孔管8的管壁上均勻地設置有16個孔徑也為直徑15mm的分流管穿孔9，其穿孔率也選擇在15% — 30%。在分流穿孔管9伸向殼體一端的埠位置固定設置有節流環7，節流環7採用圓環結構，其外徑與分流穿孔管9的內徑相適應，內徑為流道圓孔。考慮到節流環7的分流作用以及流道的膨脹結構，分流穿孔管8的內徑與節流環7的內徑之比最好選擇為1.5-2.0。擴張穿孔管4的內徑大於分流穿孔管8的外徑，使得擴張穿孔管4的內端與分流穿孔管8的內端能有間隙地相互套接，擴張穿孔管4的內端和分流穿孔管8的內端是通過三個板狀的支撐板6使得兩者相互有間隙地固定套接，從而在該間隙形成流道。
[0021]為了實現穩流和平抑水流壓力，降低水噴流速度和噴射距離，用於進水的輸水管2的過流截面積小於端板孔10的過流截面積與分流穿孔管2的過流截面積之和；為了保證水流從消聲器出口端平穩均勻流出，端板11上各個端板孔10的過流截面積之和大於或者等於分流穿孔管8的過流截面積。在本實施中，輸水管2的過流截面積為輸水管的管內橫截面積，分流穿孔管8的過流截面積也為分流穿孔管的管內橫截面積，端板孔10的過流截面積為端板孔的孔面積。呈圓管結構的輸水管2、擴張穿孔管4和分流穿孔管8的管中心線均處於同一直線上，以減少流道阻力，均衡流道流速。擴張管穿孔5和分流管穿孔9的孔徑優先選擇為6—20mm。
【權利要求】
1.一種水管路穩流寬頻帶消聲器，包括輸水管(2)和消聲器外殼(3)，該輸水管(2)穿過消聲器外殼(3)的一端而固定連接於消聲器外殼(3)的殼體上,其特徵在於:固定連接有輸水管(2)的消聲器外殼(3)殼體一端內側面上固定安裝有擴張穿孔管(4)，該擴張穿孔管(4)的內徑大於輸水管(2)的外徑；在所述消聲器外殼(3)的另一端位置固定設置有端板(11)，該端板(11)上設置有端板孔(10);在該端板(11)上還固定連接有分流穿孔管(8)，該分流穿孔管(8)伸向消聲器外殼(3)的殼體內，在該分流穿孔管(8)內端的埠位置固定設置有節流環(7);所述擴張穿孔管(4)的內徑大於分流穿孔管(8)的外徑，擴張穿孔管(4)的內端與分流穿孔管(8)的內端有間隙地相互固定套接，所述輸水管(2)的過流截面積小於端板孔(10)過流截面積與分流穿孔管(8)的過流截面積之和。
2.根據權利要求1的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述端板(11)上各端板孔(10)的過流截面積之和大於或等於分流穿孔管(8)過流截面積。
3.根據權利要求1的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述輸水管(2)以及擴張穿孔管(4)均為圓形管，該擴張穿孔管(4)的內徑與輸水管(2)的內徑之比為1.5?2.0。
4.根據權利要求1的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述節流環(7)為圓環結構，所述分流穿孔管(8)為圓形管，分流穿孔管(8)的內徑與節流環(7)的內徑之比為 1.5 ?2.0。
5.根據權利要求1的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述擴張穿孔管(4)的內端與分流穿孔管(8)的內端通過支撐板(6)有間隙地相互固定套接。
6.根據權利要求1?5中任一項所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:輸水管(2)、擴張穿孔管(4)和分流穿孔管(8)的管中心線處於同一直線上。
7.根據權利要求1?5中任一項的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述擴張穿孔管(4)管壁上的擴張管穿孔(5)的孔徑等於分流穿孔管(8)管壁上的分流管穿孔(9)的孔徑。
8.根據權利要求7的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:擴張穿孔管(4)上穿孔率為15% — 30% ;分流穿孔管(8)上的穿孔率為15% — 30%。
9.根據權利要求7的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述擴張管穿孔(5)和分流管穿孔(9)的孔徑均為6— 20mm。
10.根據權利要求1?5中任一項的所述的水管路穩流寬頻帶消聲器，其特徵在於:所述消聲器外殼(3)包括圓管段和橢圓封頭，圓管段和橢圓封頭相互密封連接。
【文檔編號】F16L55/033GK104006260SQ201410249327
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】季振林, 梅冬生, 梅東興, 徐森 申請人:江蘇業安環保設備科技有限公司