專利名稱：離心泵復合式水消聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提供一種用于降低離心泵出口管路內由于非定常流動引起的水動力 噪聲的水消聲器，屬于與泵類機械內部非定常流動噪聲相關的消聲裝備技術領域。
背景技術：
離心泵廣泛應用于國民生產各部門以及船艦和航天航空等尖端科技領域，是工業(yè) 部門一個很重要的振動噪聲源。隨著科學技術的發(fā)展和人們環(huán)境意識的提高，泵機組和管 路系統(tǒng)的可靠性和減振降噪也成為重要的技術指標。泵的噪聲主要包括機械噪聲和流動誘 導噪聲，其傳播途徑有三種，即固體導聲、液體導聲、空氣導聲。隨著機械噪聲得到有效控 制，流動誘導噪聲對機組降噪性能的影響越來越為明顯。離心泵內部流動誘導噪聲主要是由離心泵內部的非定常流動所引起的。離心泵內 部的非定常流動狀態(tài)，如葉輪與壓水室的動靜干擾、空化及進出口回流等都會引起流場中 的壓力脈動，該壓力脈動不僅可以直接誘導水動力噪聲的產生，而且會激發(fā)泵體和管道的 振動，振動會在相鄰的工作介質內引起聲壓波動，產生較大的噪聲。這種流體流動誘導噪聲 會由離心泵出口管路向下游管路系統(tǒng)傳播，對下游設備的穩(wěn)定運行產生威脅。因此，控制離心泵內部流動誘導噪聲的傳播，對改善泵機組和管路系統(tǒng)的整體性 能有著重要意義。經檢索，目前有關流體機械流動誘導噪聲消音設備主要是針對以氣體為工作介 質的領域，如壓縮機消聲器(申請?zhí)?00720123453);而應用于水泵上的消聲器(申請?zhí)?0U68305)，是針對空氣傳播的噪聲(即空氣導聲)，是把水泵和電動機籠罩起來，且周圍設 有多孔吸聲材料制成的內襯和消聲板，使得水泵產生的噪聲很快被吸收掉，不向周圍空間 傳導，從而達到消聲的目的。盡管該消聲裝置能夠減小泵機組噪聲向外部環(huán)境傳播，但是不 能有效抑制內部流動噪聲向下游管路系統(tǒng)傳播，即液體導聲。本復合式水消聲器是針對泵 液體導聲進行設計，能夠在離心泵出口處對其內部的寬頻流動誘導噪聲進行抑制，從而降 低流動誘導噪聲的傳播。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效抑制離心泵內非定常流動引起的水動力噪聲 傳播的消聲設備，為泵機組和系統(tǒng)降低流動誘導噪聲并提高其運行的穩(wěn)定性提供幫助。本 發(fā)明具有噪聲抑制頻域寬、抑制效果好、流動阻力小、結構簡單、安裝方便等特點。本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是離心泵復合式水消聲器主要由一級消 聲機構、二級消聲機構以及保護罩等部分組成。本設計的關鍵部分為兩級的消聲機構，屬于 阻抗復合式消聲器，既能夠抑制由泵內部非定常流引起的中低頻噪聲，也能對由空化等引 起的高頻噪聲起到一定吸收效果。一級消聲機構屬于抗性消聲機構，由主管道、一級擴張消 聲室、旁通管路以及進口法蘭等組成，其中主管道部分插入擴張室。二級消聲機構屬于擴張 室復合消聲機構，包括主管道、二級內插管式擴張室、固定在二級擴張室內壁上的多孔吸聲材料和出口法蘭。一級和二級消聲機構采用無縫連接。出口端固定蓋板用螺栓與保護罩連 接，其上設有安裝孔。離心泵復合式水消聲器包括一級內插管擴張室、旁通管路A、保護罩、二級內插管 擴張室、進口法蘭、主管道、出口法蘭、旁通管路B;進口法蘭通過主管道連接有一級內插管 擴張室的進口，旁通管路A和旁通管路B對稱設于一級內插管擴張室外，旁通管路A和旁通 管路B的進口與一級內插管擴張室的進口連通，旁通管路A和旁通管路B的截面積小于主 管道的截面積，旁通管路A和旁通管路B的出口與一級內插管擴張室的出口連通；一級內插 管擴張室的出口通過主管道與二級內插管擴張室的進口相連，二級內插管擴張室的出口連 通二級消聲器出口至出口法蘭；所述保護罩為中空圓柱狀，保護罩罩在其他部件外部。一級 內插管擴張室和二級內插管擴張室的擴張比都為9一25，一級內插管擴張室和二級內插管 擴張室的長度均根據(jù)目標噪聲頻率確定。離心泵出口流體首先流經一級消聲機構，內插式擴張室和旁通管道A、B能夠抑制 中低頻流動誘導噪聲。當流體流經二級消聲機構時，二級內插管式擴張室結構可以再次對 中低頻噪聲進行消除，同時壁面的多孔吸聲材料5對高頻噪聲進行有效吸收。由于在流體 流動路徑上沒有增設障礙物，流體流動的阻力損失和功率損失小，因此，基本不影響泵機組 和系統(tǒng)的正常工作。本發(fā)明工作過程為一級消聲機構進口法蘭與離心泵出口法蘭連接，出口法蘭與 下游管路法蘭連接。離心泵出口流體首先流經一級消聲機構。一級擴張室結構使得管道截 面突變，根據(jù)所要消除聲波的波長與擴張室長度和直徑的關系，選擇合適的擴張室尺寸，使 得離心泵內的軸頻及其倍頻的峰值噪聲得以有效消除。這種中低頻水動力噪聲主要是由 動、靜部件干涉作用引起的，是離心泵運行過程中產生的主要噪聲。此外，通過選擇適當?shù)?內插管插入距離可以對其他較寬頻率范圍內的噪聲起到較好的消聲效果。同時使用了旁通 管道結構，由于旁通管道與主管道的截面積和長度不同，在旁通管道下游形成一個反聲源， 利用其聲信號幅度和相位的不同實現(xiàn)對主管道噪聲的消除。當流體流經二級消聲機構時， 二級內插管式擴張室結構可對中低頻噪聲進行二次消除。固定在二級擴張室內壁的多孔吸 聲材料5可對流動中一部分中高頻水噪聲進行吸收。此外，由于一級消聲機構中的旁通管 道A、B可能產生再生流動誘導噪聲，因此二級消聲機構同時可以保證對該噪聲進行消除。本發(fā)明的有益效果是，相比于傳統(tǒng)的水泵消聲器，能夠有效控制泵內部非定常流 動誘導噪聲向管路下游傳播，減小其對管路系統(tǒng)造成的危害。同時本設計具有流動阻力小、 噪聲抑制頻域寬、抑制效果好、結構簡單、安裝方便等特點。


圖1為離心泵復合式水消聲器組裝圖。圖中1. 一級內插管擴張室；2.旁通管路A;3.保護罩；4. 二級內插管擴張室； 5.多孔吸聲材料；6.進口法蘭；7.主管道；8.出口法蘭；9.固定蓋板；10.旁通管路B; 11.安裝孔。
具體實施例方式離心泵內部流動誘導噪聲是指由于運動流體與固體邊界相互作用以及流體內部湍流所引起的輻射噪聲。主要激發(fā)機理是由于固體與流體的相對運動以及流體自身的不規(guī) 則運動所引起的流體內部應力和壓力擾動在介質中的傳遞。這種流體噪聲會由離心泵出口 管路向下游管路系統(tǒng)傳播，對下游設備的穩(wěn)定運行產生威脅。離心泵復合式水消聲器主要 由一級消聲機構、二級消聲機構以及保護罩等部分組成。本設計的關鍵部分為兩級的消聲 機構，屬于阻抗復合式消聲器，既能夠抑制由泵內部非定常流引起的中低頻水動力噪聲，也 能對由空化等引起的高頻噪聲起到一定吸收效果。由于在流體流動路徑上沒有增設障礙 物，流體流動的阻力損失和功率損失小，因此，基本不影響泵機組和系統(tǒng)的正常工作。
工作過程為一級消聲機構進口法蘭6與離心泵出口法蘭連接，出口法蘭8與下游 管路法蘭連接。固定蓋板9通過螺栓與保護罩3連接。兩級消聲機構采用無縫連接方式。 離心泵出口流體首先流經一級消聲機構。內插管式擴張室1結構使得管道截面突變，根據(jù) 所要消除聲波的波長與擴張室長度和直徑的關系，選擇合適的擴張室尺寸，使得離心泵內 的軸頻及其倍頻的峰值噪聲得以有效消除。這種中低頻水動力噪聲主要是由動、靜部件干 涉作用引起的，是離心泵運行過程中產生的主要噪聲。此外，通過選擇適當?shù)膬炔骞懿迦?距離可以對其他較寬頻率范圍內的噪聲起到較好的消聲效果，本設計一端內插管插入距離 為擴張室長度的二分之一，一端的插入距離為擴張室長度的四分之一。一級消聲機構還使 用了旁通管道結構，由于旁通管路A2和旁通管路BlO與主管道7的截面積和長度不同，在 旁通管道下游會形成一個反聲源，利用其聲信號幅度和相位的不同實現(xiàn)對主管道噪聲的消 除。當流體流經二級消聲機構時，內插管擴張室4結構可對中低頻噪聲進行二次消除。固 定在擴張室4內壁的多孔吸聲材料5可對流動中一部分中高頻水噪聲進行吸收。此外，由 于一級消聲機構中的旁通管道2、10可能產生再生流動誘導噪聲，因此二級消聲機構同時 可以保證對該噪聲進行消除。
權利要求
1.離心泵復合式水消聲器，其特征在于，包括一級內插管擴張室(1)、旁通管路A(2)、 保護罩(3)、二級內插管擴張室(4)、進口法蘭(6)、主管道(7)、出口法蘭(8)、旁通管路B (10)；進口法蘭(6)通過主管道(7)連接有一級內插管擴張室(1)的進口，旁通管路A (2) 和旁通管路B (10)對稱設于一級內插管擴張室(1)外，旁通管路A (2)和旁通管路B (10) 的進口與一級內插管擴張室(1)的進口連通，旁通管路A (2)和旁通管路B (10)的出口與 一級內插管擴張室(1)的出口連通，旁通管路A (2)和旁通管路B (10)的截面積小于主管 道(7)的截面積，并在拐角處設有倒角；一級內插管擴張室(1)的出口通過主管道(7)與二 級內插管擴張室(4)的進口相連，二級內插管擴張室(4)的出口通過主管道(7)至出口法蘭 (8)；所述保護罩(3)為中空圓柱狀，所述保護罩(3)罩在其他部件外部。
2.根據(jù)權利要求1所述的離心泵復合式水消聲器，其特征在于，還包括多孔吸聲材料 (5)，所述多孔吸聲材料(5)設于二級內插管擴張室(4)內壁面。
3.根據(jù)權利要求1所述的離心泵復合式水消聲器，其特征在于，所述一級內插管擴張 室(1)和二級內插管擴張室(4)的擴張比都為9一25;—級內插管擴張室(1)和二級內插管 擴張室(4)的長度均根據(jù)目標噪聲頻率確定。
4.根據(jù)權利要求1所述的離心泵復合式水消聲器，其特征在于，所述一級內插管擴張 室(1)和二級內插管擴張室(4) 一端的內插管插入距離為擴張室長度的二分之一，另一端 的插入距離為擴張室長度的四分之一。
5.根據(jù)權利要求1所述的離心泵復合式水消聲器，其特征在于，所述保護罩(3)與主管 道(7)、一級內插管擴張室(1)、二級內插管擴張室(4)均為同軸心。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離心泵復合式水消聲器。主要由一級消聲機構、二級消聲機構以及保護罩等部分組成。離心泵出口流體首先流經一級消聲機構。選擇合適的擴張室尺寸，使得離心泵內的軸頻及其倍頻的峰值噪聲得以有效消除。通過選擇適當?shù)膬炔骞懿迦刖嚯x可以對其他較寬頻率范圍內的噪聲起到較好的消聲效果，本發(fā)明一端內插管插入距離為擴張室長度的二分之一，一端的插入距離為擴張室長度的四分之一。離心泵復合式水消聲器能夠有效控制泵內部非定常流動誘導噪聲向管路下游傳播，減小其對管路系統(tǒng)造成的危害。同時本發(fā)明具有流動阻力小、噪聲抑制頻域寬、抑制效果好、結構簡單、安裝方便等特點。
文檔編號F04D29/66GK102121481SQ20111008130
公開日2011年7月13日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權日2011年4月1日
發(fā)明者張金鳳, 袁壽其, 袁建平, 裴吉, 金榮 申請人:江蘇大學