專利名稱：一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消聲裝置，尤其涉及一種流通性好、阻力小的大功率柴油發(fā)動機
用排氣消聲器。
背景技術(shù)：
近年來，人們?yōu)榱擞行У乇Ｗo環(huán)境，針對柴油發(fā)動機的尾氣凈化問題提出了種種解決辦法，設(shè)計了各種各樣的尾氣凈化處理裝置，比如采用液體過濾的辦法來過濾尾氣中的塵埃、碳粒、廢氣等有害物質(zhì)，一些使用催化劑使尾氣中的有害氣體起化學(xué)反應(yīng)生成無害氣體等，雖然這些處理裝置能夠起到過濾有害物質(zhì)的作用，但是柴油發(fā)動機排除廢氣時，廢氣的壓力在排氣管口處迅速變化而產(chǎn)生振動，振動產(chǎn)生噪聲，這些噪聲非常影響周圍的環(huán)境，而柴油發(fā)動機排氣噪聲是柴油發(fā)動機作功運行必然產(chǎn)物，為強度可高達115 120dB的熱動力脈沖噪聲，目前，所說的大功率柴油發(fā)動機指的是出力功率150KW以上的柴油發(fā)動機，根據(jù)對各國各類型150KW 2200KW柴油發(fā)動機測查，大功率柴油發(fā)動機排氣噪聲的峰值、次峰值頻段均為63Hz、125Hz、250Hz，其余頻段聲級均低于70dB。因此，降低噪聲則確定以降低63Hz、125Hz、250Hz頻段噪聲為主，其余低聲級頻段噪聲可在降低峰值、次峰值頻段噪聲時同時衰減，獲得優(yōu)化效果，現(xiàn)有技術(shù)中，在發(fā)動機的排氣管中裝置消聲器，消聲器用于消耗脈動能量，減小氣流的壓力波動幅度，可起到減小噪聲的作用，而目前國內(nèi)外普遍使用的排氣消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)上多為插管的交錯迷宮式或通道孔板式，它存在如下缺陷和問題1、消聲量低，一般約10 25dB ;消聲器后排口噪聲一般在90 110dB，對環(huán)境的影響和危害仍明顯突出，如用于城市柴油發(fā)動機備用電源，在人口 、商住樓密集的狀況下，環(huán)保法規(guī)是不容許的。2、排氣流通性不好，排熱不暢，易造成柴油發(fā)動機運行時機身排口發(fā)紅，影響使用壽命。3、阻力損失大，降低了柴油發(fā)動機的出力性能。因此，現(xiàn)有用于柴油發(fā)動機上的消聲器不能夠使得大功率柴油發(fā)動機的噪聲達到國家環(huán)保的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種有較大消聲量、達到國家環(huán)保要求、流通性好、阻力小的大功率柴油發(fā)動機消聲器，能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是公開一種大功率柴油發(fā)動機排氣
消聲器，包括外筒體、進氣管、排氣管、收縮插管、隔板和共振筒，所述外筒體為空心圓柱體，
所述進氣管和排氣管分別置于外筒體的兩端，進氣管和排氣管的一端插入外筒體內(nèi)，進氣
管和排氣管與外筒體位于同一軸線上，收縮插管上開有發(fā)散孔，所述外筒體的內(nèi)部由隔板
分隔成三個腔室，其分別為一級擴張室、二級擴張室和三級擴張室，所述收縮插沿外筒體的
中心軸線均勻排列成圓形，收縮插管穿過隔板，其兩端分別位于一級擴張室和三級擴張室
內(nèi)，共振筒設(shè)置在一級擴張室和二級擴張室內(nèi)，共振筒與外筒體的形狀相對應(yīng)。 作為優(yōu)選，所述一級擴張室的體積大于 級擴張室，二級擴張室的體積大于三級擴張室。 進一步地，所述一級擴張室、二級擴張室和三級擴張室的軸向長度等于設(shè)定噪聲波長的1/4。 更進一步地，所述一級擴張室、二級擴張室和三級擴張室的軸向長度分別為1400mm、900mm、700mm。 作為優(yōu)選，所述外筒體的內(nèi)直徑為進氣管內(nèi)直徑的10 14倍；進一步地，所述外筒體的壁厚為3 5mm，共振筒的壁厚為1. 5 2mm。 作為優(yōu)選，收縮插管的通流截面的總截面面積為進氣管截面積的1 1. 2倍； 作為優(yōu)選，所述收縮插管位于一級擴張室內(nèi)的長度等于一級擴張室長度的0.5
倍，收縮插管位于三級擴張室內(nèi)的長度為三級擴張室內(nèi)長度的0. 25倍。 作為優(yōu)選，進氣管位于一級擴張室內(nèi)的軸向長度等于一級擴張室長度的0. 25倍，
排氣管在三級擴張室內(nèi)的軸向長度為三級擴張室軸向長度的0. 5倍。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明帶來的有益效果為該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、合理，根據(jù)峰值、次峰值頻段的波長設(shè)置三個腔室，針對性地消除峰值，利用頻率響應(yīng)、共振消耗原理，即利用不同面質(zhì)量材料對噪聲振動具有不同的響應(yīng)特性，在消聲器內(nèi)消耗聲能、抑平聲波動，在結(jié)構(gòu)上形成擴張、收縮，大幅度衰減自排口傳出的聲能，利用突變界面的反射及設(shè)置不同向多層次反射的結(jié)構(gòu)，衰減聲能，從而達到消聲量大、消聲器流通性好、排熱效果好、符合國家環(huán)保的要求，安裝在大功率的柴油發(fā)動機上，能使大功率柴油發(fā)動機的運行更加順利，對柴油發(fā)動機的使用壽命有利，而且其阻力損失小，保證了柴油發(fā)動機出力功能的有效發(fā)揮，可廣泛的應(yīng)用于城市人口及商住樓密集區(qū)域的柴油發(fā)動機或安裝在移動或固定的柴油發(fā)動機的靜音箱頂部，實現(xiàn)真正的靜音，還可用于礦山、鉆探、輪船等柴油動力設(shè)備上，降低噪聲對環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例圖1的A-A截面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。 作為本發(fā)明的一種實施例，如圖1、2所示，該大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器包括外筒體1、進氣管2、排氣管3、收縮插管4、隔板7和共振筒6，其所用材料選用普通碳鋼材料。所述外筒體1為空心圓柱體，其直徑根據(jù)進氣管2的截面積來確定。所述進氣管2和排氣管3分別置于外筒體1的兩端，進氣管2和排氣管3的一端插入外筒體1內(nèi)，進氣管2和排氣管3與外筒體1位于同一軸線上，收縮插管4上開有發(fā)散孔5，所述外筒體1的內(nèi)部由隔板7分隔成三個腔室，其分別為一級擴張室101、二級擴張室102和三級擴張室103，其中，進氣管2的一端位于一級擴張室101中，排氣管3的一端位于三級擴張室103中，所述一級擴張室101的體積大于二級擴張室102，二級擴張室102的體積大于三級擴張室103，所述一級擴張室101、二級擴張室102和三級擴張室103的軸向長度等于設(shè)定噪聲波長的1/4時的消聲效果最佳。在本實施例中，設(shè)定外筒體1的軸向有效長度為3000mm，由此確定一級擴張室101、二級擴張室102和三級擴張室103的軸向長度分別為1400mm、900mm、700mm。所述收縮插管4為六根沿外筒體1的中心軸線均勻排列成圓形的管狀，收縮插管4穿過隔板7，其兩端分別位于一級擴張室101和三級擴張室103內(nèi)，共振筒6設(shè)于一級擴張室101和二級擴張室102內(nèi)，其形狀與外筒體1相對應(yīng)，也為圓柱體，所述外筒體1的內(nèi)直徑為進氣管2內(nèi)直徑的10 14倍，所述外筒體的壁厚為3 5mm，共振筒6的壁厚為1. 5 2mm，收縮插管4的通流截面的總截面面積為進氣管2截面積的1 1. 2倍。
在本實施例中，所述外筒體l的內(nèi)直徑為進氣管2內(nèi)直徑的14倍，所述外筒體1的壁厚為5mm，共振筒6的壁厚為2mm，六根收縮插管4的總通流截面積為進氣管2截面積的1. 2倍，所述收縮插管4位于一級擴張室101內(nèi)的長度等于一級擴張室101軸向長度的0. 5倍，收縮插管4位于三級擴張室103內(nèi)的長度為三級擴張室103軸向長度的0. 25倍，進氣管2位于一級擴張室101內(nèi)的軸向長度等于一級擴張室101長度的0. 25倍，即收縮插管4與進氣管2之間的距離也等于一級擴張室101長度的0. 25倍，排氣管3在三級擴張室103內(nèi)的軸向長度為三級擴張室103軸向長度的0. 5倍，這樣按照比列設(shè)置的長度能夠起到最佳的消聲作用。 其工作原理為從發(fā)動機排出的高速脈動氣流由進氣管2進入消聲器中，在收縮插管4上發(fā)散孔5的節(jié)流作用和各腔室的儲氣儲壓作用下，進入消聲器內(nèi)的高速脈動氣流被改造為較為穩(wěn)定的低速氣流，減少了噪聲值，將大股氣流分散成數(shù)百股小氣流，氣流和聲波受到孔壁的摩擦作用，聲能減少，噪聲下降，由于發(fā)散孔5噴出的氣流和聲波有時間差，波峰與波谷可以相互抵消一部分，從而使噪聲下降，消聲器內(nèi)部設(shè)有共振筒6，一方面可以減少聲波在消聲器內(nèi)的反射、混響，另一方面可以吸收入射聲波，降低噪聲。具體在本實施例中，氣流由進氣管2進入一級擴張室101，一級擴張室101的截面積為進氣管2的14倍，假設(shè)進入聲能為1，進一級擴張室101后，主峰值聲能即被擴散減弱，進入收縮插管4的聲能為進氣管2的1/14，通過的次峰值聲能進入二級擴張室102后，由密集的發(fā)散孔5擴張聲能14倍，進入收縮插管4，然后通過的次峰值聲能再次進入三級擴張室103，再擴散14倍后以1/14從排氣管3排出消聲器外。整個過程中，聲能進入各腔室時，由振動能量策動消聲器內(nèi)強烈振動，大幅度的消耗聲能，由于外筒體1的厚度大于共振筒6的厚度，故聲振動不能被傳至消聲器外。聲能進入消聲器后經(jīng)三次突變界面以及共振筒6、收縮插管4的反復(fù)反射，聲能得到衰減，通過以上作用，最終排出消聲器的排氣管3外的噪聲已基本接近無聲。
本消聲器通過對各國產(chǎn)150 2200KW柴油發(fā)動機86次運行測試，基本性能如下消聲量49 56dB〈A〉；人耳主觀感覺在消聲器排氣口外3米處，無發(fā)動機聲聽聞；阻力
損失58. 5Pa。另外，經(jīng)過在中國電信重慶江北樞紐中心的三臺英國史丹佛 威爾信勞斯萊斯1600KW柴油發(fā)動機組進行測試，使用本消聲器排氣管處能實現(xiàn)無聲靜音，在背景噪聲53dB〈A〉狀態(tài)下，排氣管噪聲仍為53dB〈A〉。 以上所述為本發(fā)明的較佳實施方式，并非是要將本發(fā)明局限在所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。
權(quán)利要求
一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，包括外筒體(1)、進氣管(2)、排氣管(3)以及收縮插管(4)，所述外筒體(1)為空心圓柱體，所述進氣管(2)和排氣管(3)分別置于外筒體(1)的兩端，進氣管(2)和排氣管(3)的一端插入外筒體(1)內(nèi)，進氣管(2)和排氣管(3)與外筒體(1)位于同一軸線上，收縮插管(4)上開有發(fā)散孔(5)，其特征在于所述外筒體(1)的內(nèi)部由隔板(7)分隔成三個腔室，其分別為一級擴張室(101)、二級擴張室(102)和三級擴張室(103)，所述收縮插管(4)沿外筒體(1)的中心軸線均勻排列成圓形，收縮插管(4)穿過隔板(7)，其兩端分別位于一級擴張室(101)和三級擴張室(103)內(nèi)，在一級擴張室(101)和二級擴張室(102)內(nèi)還設(shè)有與外筒體(1)相對應(yīng)的共振筒(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于所述一 級擴張室(101)的體積大于二級擴張室(102)，二級擴張室(102)的體積大于三級擴張室 (103)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于所述一 級擴張室(101)、二級擴張室(102)和三級擴張室(103)的軸向長度等于設(shè)定噪聲波長的 1/4。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于所述一級擴張室(101)、二級擴張室(102)和三級擴張室(103)的軸向長度分別為1400mm、900mm、 700mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于所述外筒體(1)的內(nèi)直徑為進氣管(2)內(nèi)直徑的10 14倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于所述外筒體(1)的壁厚為3 5mm，共振筒(6)的壁厚為1. 5 2mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于收縮插管 (4)通流截面的總截面面積為進氣管(2)截面積的1 1. 2倍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于所述收縮 插管(4)位于一級擴張室(101)內(nèi)的長度等于一級擴張室(101)長度的0.5倍，收縮插管 (4)位于三級擴張室(103)內(nèi)的長度為三級擴張室(103)長度的0.25倍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其特征在于進氣管(2) 位于一級擴張室(101)內(nèi)的軸向長度等于一級擴張室(101)長度的0.25倍，排氣管(3)在 三級擴張室(103)內(nèi)的軸向長度為三級擴張室(103)軸向長度的0.5倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率柴油發(fā)動機排氣消聲器，其包括外筒體、進氣管、排氣管以及收縮插管，所述進氣管和排氣管與外筒體位于同一軸線上，收縮插管上開有發(fā)散孔，所述外筒體的內(nèi)部由隔板分隔成三個腔室，其分別為一級擴張室、二級擴張室和三級擴張室，所述收縮插管沿外筒體的中心軸線均勻排列成圓形，收縮插管的兩端分別位于一級擴張室和三級擴張室內(nèi)，在一級擴張室和二級擴張室內(nèi)設(shè)有形狀與外筒體相對應(yīng)的共振筒。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、合理，消聲量大、消聲器流通性好、排熱效果好，能使柴油發(fā)動機運行更加順利，對柴油發(fā)動機的使用壽命有利，而且其阻力損失最小，保證了柴油發(fā)動機出力功能的有效發(fā)揮。
文檔編號F01N1/08GK101737122SQ20101011314
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者任小平 申請人:任小平