專利名稱：一種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消聲裝置，特別涉及一種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)電機(jī)組(電站)廣泛應(yīng)用于國家重要基礎(chǔ)設(shè)施、軍事基地、郵電通信、金融 證券、醫(yī)療衛(wèi)生、邊遠(yuǎn)地區(qū)、維穩(wěn)反恐、抗震救災(zāi)等固定或移動(dòng)發(fā)電設(shè)備。在保障重要部門或 人口密集地區(qū)的電力供應(yīng)時(shí)，對(duì)噪聲控制要求很高。柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲限值也越來越低， ((GB/T21425-2008低噪聲電站噪聲指標(biāo)要求及測(cè)量方法》提出了不大于73dB(A)的要求，而 超靜音型柴油電站的噪聲則要求低于70dB (A)。為了適應(yīng)日益嚴(yán)格的噪聲防治法規(guī)，必須采 用在柴油發(fā)電機(jī)組外部加裝隔聲罩的方法。但是，由于柴油機(jī)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(shè)計(jì)進(jìn)出風(fēng)口，并強(qiáng)制通風(fēng)散熱。隔聲罩 與通風(fēng)散熱的設(shè)計(jì)需要尋求一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，以確保降噪效果和通風(fēng)散熱效果。這種設(shè) 計(jì)的主要缺點(diǎn)是隔聲罩結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積和重量很大、制造成本高。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；而采用阻抗復(fù)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(hào)CN200958405，
公開日2007年10月10日公開了一種柴油機(jī)消 聲器，包括接管、出口和密封筒，密封筒內(nèi)，由兩塊隔板橫隔成三個(gè)消聲室，縱管設(shè)在第一 室，橫管設(shè)在第三室，分別負(fù)責(zé)對(duì)進(jìn)氣的分散和余氣的排出，通過多孔眼分散、三個(gè)消聲室 的緩沖和聲波的反射達(dá)到消聲的目的。其不足之處在于它是一種簡易的三腔式抗性消聲 器，使用該消聲器后排氣噪聲仍然高達(dá)86 89dB (A)，無法滿足低噪聲或超靜音柴油發(fā)電 機(jī)組(電站)等嚴(yán)格的噪聲控制要求。中國專利公開號(hào)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，采用兩個(gè)獨(dú)立的抗性消聲器和阻性 消聲器串聯(lián)構(gòu)成(內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有公布)，消聲器表面溫度很高，只能安裝于柴油發(fā)電機(jī)組的 機(jī)組艙(隔聲罩)外部，結(jié)構(gòu)不緊湊，體積龐大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種主要應(yīng)用于固定式和移動(dòng)式低 噪聲和超靜音需求的柴油發(fā)電機(jī)組(電站)，可以有效地降低柴油發(fā)電機(jī)組的排氣噪聲，結(jié) 構(gòu)緊湊的阻抗復(fù)合型水冷式消聲器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，包括封閉的殼體、進(jìn)氣管、排氣管、 消聲穿孔隔板，進(jìn)氣管與柴油機(jī)的排氣支管連接，消聲穿孔隔板上均布有通孔，其特征在 于殼體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)擴(kuò)張腔，第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔，第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔的內(nèi)側(cè)壁 上鋪設(shè)有吸聲材料層；進(jìn)氣管由消聲器一側(cè)的下部進(jìn)入第一擴(kuò)張腔后向上轉(zhuǎn)折，排氣管設(shè)置在第二擴(kuò)張腔中，排氣管的上端轉(zhuǎn)折后置于消聲器的外部，第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔之 間由U形連通管連通；在進(jìn)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(shè)有消 聲穿孔隔板，進(jìn)氣管置于第一擴(kuò)張腔中的筒體上設(shè)有進(jìn)氣管消聲孔，排氣管置于第二擴(kuò)張 腔中的筒體上設(shè)有排氣管消聲孔，U形連通管的筒體上設(shè)有U形連通管消聲孔。本消聲器在第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔內(nèi)采用穿孔隔板，形成多級(jí)擴(kuò)張式腔結(jié)構(gòu)， 進(jìn)氣管、U形連通管、排氣管在殼體內(nèi)部的部分都設(shè)計(jì)有消聲孔，構(gòu)成抗性消聲系統(tǒng)。消聲器的進(jìn)氣管為圓形，直徑與柴油機(jī)排氣管徑相同。消聲器的排氣管長度和直 徑，根據(jù)柴油機(jī)排量、轉(zhuǎn)速、消聲要求計(jì)算確定。優(yōu)選的，所述的第一擴(kuò)張腔、第二擴(kuò)張腔內(nèi)壁的吸聲材料層上均鋪設(shè)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(yōu)選的，所述吸聲材料層由玻璃棉構(gòu)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。吸聲系數(shù)為0. 8-0. 9 (加吸聲穿孔薄板護(hù)面)。吸聲材料層構(gòu) 成阻性消聲器，利用消聲器內(nèi)壁布置的吸聲結(jié)構(gòu)，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(yōu)選的，所述在第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔中的消聲穿孔隔板分別為1 4片，構(gòu)成 多級(jí)擴(kuò)張式腔結(jié)構(gòu)。優(yōu)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(shè)有進(jìn)水口和排水口， 進(jìn)水口與柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的水管連接，排水口與柴油機(jī)散熱器連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)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(nèi)腔與殼體(外殼)之間設(shè)置的殼體(水套夾層)，通過排水口的水管與 發(fā)電機(jī)組的循環(huán)冷卻系統(tǒng)卻連接，其中的冷卻水借助于柴油機(jī)的冷卻水泵而強(qiáng)制循環(huán)，將 消聲器中的大量熱能帶走，并通過柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的散熱器和風(fēng)扇而散發(fā)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(nèi)部散發(fā)熱量，以降低在消聲器內(nèi)部 的熱量散發(fā)，同時(shí)可以降低廢氣沖擊單層消聲器壁面時(shí)產(chǎn)生的噪聲，以保證隔聲罩內(nèi)部的 發(fā)電機(jī)組機(jī)組和消聲器在規(guī)定的溫度(70 95°C，柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)工作溫度)下工作。本消聲器采用多級(jí)擴(kuò)張式腔結(jié)構(gòu)(抗性消聲)，各腔內(nèi)壁采用穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)(阻 性消聲)，其中填充吸聲材料，并在消聲器中設(shè)計(jì)有冷卻水套，引入柴油機(jī)的循環(huán)冷卻，從而 構(gòu)成阻抗復(fù)合型水冷式柴油機(jī)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(kuò)張腔的適當(dāng)組合， 使聲波在管道、共振腔或擴(kuò)張室內(nèi)部反射和干涉，從而降低廢氣的噪聲?？剐韵暺飨曨l 帶較窄，在中低頻段的消聲效果較好，高頻段效果較差。因此，阻抗復(fù)合型消聲器將阻性消 聲與抗性消聲結(jié)合起來，使其從低頻、中頻到高頻范圍內(nèi)，均具有良好的消聲效果。本發(fā)明一種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器的有益效果是，在阻抗復(fù)合消 聲基礎(chǔ)上，增加水冷循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)，構(gòu)成阻抗復(fù)合型水冷式消聲器，可以有效地減少消聲器 表面對(duì)外的熱輻射，降低隔聲罩內(nèi)部溫度，大大簡化隔聲罩結(jié)構(gòu)，減小低噪聲和超靜音柴油 發(fā)電機(jī)組(電站)的整機(jī)體積和重量，降低隔聲罩制造成本，大幅度提高噪聲控制水平。


圖1是本發(fā)明阻抗復(fù)合型水冷式柴油機(jī)消聲器去掉上蓋的示意圖；圖2是圖1中的A-A剖視圖本發(fā)明圖；圖3是本發(fā)明阻抗復(fù)合型水冷式消聲器與帶隔聲罩柴油發(fā)電機(jī)組的連接關(guān)系示 意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施 例范圍之中。參見圖1、圖3，一種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，包括封閉的殼體14、 進(jìn)氣管11、排氣管2、消聲穿孔隔板8，進(jìn)氣管11與柴油機(jī)的排氣支管連接，消聲穿孔隔板8 上均布有通孔81，其特征在于殼體14內(nèi)并列的設(shè)有兩個(gè)擴(kuò)張腔，第一擴(kuò)張腔7和第二擴(kuò) 張腔3，第一擴(kuò)張腔7和第二擴(kuò)張腔3的內(nèi)側(cè)壁上鋪設(shè)有吸聲材料層9 ；進(jìn)氣管11由消聲器 一側(cè)的下部進(jìn)入第一擴(kuò)張腔7后向上轉(zhuǎn)折，排氣管2設(shè)置在第二擴(kuò)張腔3中，排氣管2的上 端轉(zhuǎn)折后置于消聲器的外部，第一擴(kuò)張腔7和第二擴(kuò)張腔3之間由U形連通管37連通；在 進(jìn)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(shè)有消聲穿孔隔板 8，進(jìn)氣管11置于第一擴(kuò)張腔7中的筒體上設(shè)有進(jìn)氣管消聲孔111，排氣管2置于第二擴(kuò)張 腔3中的筒體上設(shè)有排氣管消聲孔21，U形連通管37的筒體上設(shè)有U形連通管消聲孔371。所述的第一擴(kuò)張腔7、第二擴(kuò)張腔3內(nèi)壁的吸聲材料層9上均鋪設(shè)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(gòu)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(kuò)張腔7和第二擴(kuò)張腔3中的消聲穿孔隔板8分別為1 4片，構(gòu)成 多級(jí)擴(kuò)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(shè)有 進(jìn)水口 12和排水口 1，進(jìn)水口 12與柴油機(jī)的排水管連接，排水口 1與柴油機(jī)散熱器連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一擴(kuò)張腔7和第二擴(kuò)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(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)主要采用方形、阻抗復(fù)合型水冷式消聲結(jié) 構(gòu)，其中抗性消聲部分由兩級(jí)擴(kuò)張腔第一擴(kuò)張腔7和第二擴(kuò)張腔3、隔板8和進(jìn)氣管11、排 氣管2構(gòu)成，阻性消聲部分由穿孔板5和吸聲材料9構(gòu)成。參見圖2，水冷式消聲器通過循環(huán)水管與柴油發(fā)電機(jī)組15、隔聲罩16和散熱器13 形成串聯(lián)連接。柴油發(fā)電機(jī)組15和水冷式消聲器均放置在隔聲罩16內(nèi)部，柴油機(jī)的水箱 和散熱器13置于隔聲罩的頂部，并用水管與柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)和水冷式消聲器連接。參見圖2，在柴油發(fā)電機(jī)組15工作時(shí)，柴油機(jī)排出的高溫高壓氣體(廢氣)經(jīng)排氣 支管，通過進(jìn)氣口 11 (接柴油機(jī)排氣管)進(jìn)入水冷消聲器。廢氣進(jìn)入水冷消聲器內(nèi)的第一
5級(jí)擴(kuò)張腔7流動(dòng)時(shí)，氣體從進(jìn)氣管11的端部和進(jìn)氣管消聲孔111中噴出，并穿過穿孔隔板 8使其體積迅速膨脹，流速迅速降低，流動(dòng)動(dòng)能減小，對(duì)排氣噪聲進(jìn)行第一級(jí)消聲；然后，廢 氣通過第一級(jí)膨脹后，通過U形連通管37，進(jìn)入第二級(jí)擴(kuò)張腔3，使氣體體積進(jìn)一步膨脹，流 速和流動(dòng)動(dòng)能都進(jìn)一步降低；最后，穿過第二級(jí)擴(kuò)張腔穿孔隔板8的氣體，經(jīng)過排氣管2從 消聲器排出。本消聲器設(shè)計(jì)主要由兩個(gè)大擴(kuò)張腔——第一擴(kuò)張腔7和第二擴(kuò)張腔3構(gòu)成，一方 面起到擴(kuò)容消聲的作用，另一方面大空間可以降低氣體的流速，不至于產(chǎn)生過大的再生噪 聲。在每一級(jí)擴(kuò)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(shè)計(jì)了一定數(shù)量的 通孔81。消聲隔板8的作用相當(dāng)于增加了擴(kuò)張腔的數(shù)量，同時(shí)也改變了氣體的流向，增大氣 體流動(dòng)阻力。如圖1、圖3所示，除了采用多級(jí)擴(kuò)張室(抗性)消聲結(jié)構(gòu)外，本消聲器還采用了阻 性消聲結(jié)構(gòu)，形成阻抗復(fù)合型水冷式消聲器，以提高消聲效果。在兩級(jí)擴(kuò)張室的內(nèi)壁與水套 之間設(shè)計(jì)了吸聲穿孔薄板5的吸聲結(jié)構(gòu)，其中填充耐高溫的超細(xì)玻璃棉等耐高溫等吸聲材 料構(gòu)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 于20 % ；采用超細(xì)玻璃棉作為填充材料，密度30kg/m3，填充層厚度20mm，吸聲系數(shù)為 0. 8-0. 9 (加穿孔鋼板護(hù)面)。三、水冷式冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、循環(huán)系統(tǒng)通過水管與柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)水套連接，構(gòu)成強(qiáng)制冷卻循環(huán)；利用柴 油機(jī)冷卻系統(tǒng)的水泵、水箱、散熱器和循環(huán)系統(tǒng)，無需增加設(shè)備；2、循環(huán)水量一般情況下，循環(huán)水量和流量可以保持不變；3、布置方式柴油發(fā)電機(jī)組15和水冷消聲器布置在隔聲罩16內(nèi)部，而機(jī)組的水箱 及散熱器13則布置在隔聲罩16的頂部或外側(cè)壁上。在消聲器內(nèi)腔與外殼14之間設(shè)置的水套夾層10，通過水管與發(fā)電機(jī)組15的循環(huán) 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(nèi)部散發(fā)時(shí)熱量， 以降低在隔聲罩內(nèi)部的熱量散發(fā)，同時(shí)可以降低廢氣沖擊單層消聲器壁面時(shí)產(chǎn)生的噪聲。四、使用后效果(1)消聲器插入損失不低于30dB(A)；(2)消聲器表面溫度不高于95°C。(3)可以大大簡化隔聲罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而減輕隔聲罩重量，降低制造成本。雖然結(jié)合了附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變形或修改。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí) 施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神 和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā) 明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
一種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，包括封閉的殼體(14)、進(jìn)氣管(11)、排氣管(2)、消聲穿孔隔板(8)，進(jìn)氣管(11)與柴油機(jī)的排氣支管連接，消聲穿孔隔板(8)上均布有通孔(81)，其特征在于殼體(14)設(shè)有兩個(gè)擴(kuò)張腔，第一擴(kuò)張腔(7)和第二擴(kuò)張腔(3)，第一擴(kuò)張腔(7)和第二擴(kuò)張腔(3)的內(nèi)側(cè)壁上鋪設(shè)有吸聲材料層(9)；進(jìn)氣管(11)由消聲器一側(cè)的下部進(jìn)入第一擴(kuò)張腔(7)后向上轉(zhuǎn)折，排氣管(2)設(shè)置在第二擴(kuò)張腔(3)中，排氣管(2)的上端轉(zhuǎn)折后置于消聲器的外部，第一擴(kuò)張腔(7)和第二擴(kuò)張腔(3)之間由U形連通管(37)連通；在進(jìn)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(shè)有消聲穿孔隔板(8)，進(jìn)氣管(11)置于第一擴(kuò)張腔(7)中的筒體上設(shè)有進(jìn)氣管消聲孔(111)，排氣管(2)置于第二擴(kuò)張腔(3)中的筒體上設(shè)有排氣管消聲孔(21)，U形連通管(37)的筒體上設(shè)有U形連通管消聲孔(371)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，其特征在于所述 的第一擴(kuò)張腔(7)、第二擴(kuò)張腔(3)內(nèi)壁的吸聲材料層(9)上均鋪設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，其特征在于所述 吸聲材料層(9)由玻璃棉構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，其特征在于所述 在第一擴(kuò)張腔(7)和第二擴(kuò)張腔(3)中的消聲穿孔隔板(8)分別為1 4片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，其特征在于所述 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(shè)有進(jìn)水口 (12)和排水口(1)，進(jìn)水口 (12)與柴油機(jī)的排水管連接，排水口 (1)與 柴油機(jī)散熱器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，其特征在于所述 第一擴(kuò)張腔(7)和第二擴(kuò)張腔(3)之間與冷卻水套(10)連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻抗復(fù)合型水冷式柴油發(fā)電機(jī)組消聲器，包括封閉的殼體、進(jìn)氣管、排氣管、穿孔隔板，殼體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)擴(kuò)張腔，第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔，第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)張腔的內(nèi)側(cè)壁上鋪設(shè)有吸聲材料層；進(jìn)氣管由消聲器一側(cè)的下部進(jìn)入第一擴(kuò)張腔，排氣管設(shè)置在第二擴(kuò)張腔中，排氣管的上端轉(zhuǎn)折后置于消聲器的外部，第一擴(kuò)張腔和第二擴(kuò)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(shè)有進(jìn)水口和排水口。本發(fā)明在阻抗復(fù)合消聲基礎(chǔ)上增加水冷循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)，構(gòu)成阻抗復(fù)合型水冷式消聲器，減少消聲器表面對(duì)外的熱輻射，降低隔聲罩內(nèi)部溫度，簡化了隔聲罩結(jié)構(gòu)，減小整機(jī)的體積和重量，降低隔聲罩制造成本，提高了噪聲控制水平。
文檔編號(hào)F01N1/06GK101907009SQ201010230168
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者嚴(yán)健, 潘小兵, 袁春, 袁浩文, 陳兆海, 陳強(qiáng), 龔利紅 申請(qǐng)人:中國人民解放軍重慶通信學(xué)院