一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，包括主管道、擴(kuò)張腔側(cè)壁、活塞、活塞連桿及活塞驅(qū)動裝置，主管道的中段布設(shè)有微穿孔，擴(kuò)張腔側(cè)壁為上下開口的長方體，主管道左右方向貫穿擴(kuò)張腔側(cè)壁，且微穿孔位于擴(kuò)張腔側(cè)壁內(nèi)部，擴(kuò)張腔側(cè)壁的上下兩個開口均連接端蓋，活塞設(shè)有兩個，分別位于擴(kuò)張腔側(cè)壁內(nèi)部主管道的上下兩側(cè)，活塞通過貫穿端蓋的活塞連桿與活塞驅(qū)動裝置連接；活塞、主管道及擴(kuò)張腔側(cè)壁圍成擴(kuò)張腔，該擴(kuò)張腔與主管道的流體通道通過微穿孔連通，活塞驅(qū)動裝置帶動活塞在擴(kuò)張腔側(cè)壁內(nèi)上下滑動，調(diào)節(jié)擴(kuò)張腔的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、消聲頻率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種消聲器，尤其是涉及一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器。
【背景技術(shù)】
[0002]微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)在上世紀(jì)七十年代由馬大猷院士提出以后，得以快速發(fā)展。它不需要多孔吸聲材料，僅采用微穿孔板結(jié)構(gòu)就可以獲得寬頻帶的良好吸聲效果。后來又?jǐn)U展到微穿孔管消聲器的工程應(yīng)用中。微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)具有耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時可用于高速氣流、潮濕的惡劣環(huán)境中。而且它結(jié)構(gòu)簡單，加工安裝方便可靠。因此在建筑和工業(yè)消聲中得到了廣泛應(yīng)用。但是在工業(yè)的管道消聲中，傳統(tǒng)的消聲器結(jié)構(gòu)固定，僅僅對某個頻率段的噪聲具有較好的消聲效果，其他頻率段的消聲效果較差。而工業(yè)用的發(fā)動機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的管道噪聲頻率一般隨轉(zhuǎn)速而變化，在此情況下，固定結(jié)構(gòu)的消聲器很難對管道噪聲一直保持較好的消聲效果。因此，很有必要對傳統(tǒng)固定結(jié)構(gòu)的微穿孔管消聲器進(jìn)行改進(jìn)。
[0003]中國專利CN101539231B公布了一種基于具有部分穿孔的穿孔管消聲器的可調(diào)頻消聲器。它包括筒體，設(shè)置于筒體中間的穿孔管，筒體內(nèi)設(shè)置有固定套筒和移動套筒，筒體與固定套筒、移動套筒之間形成第一環(huán)形共振腔，固定套筒、移動套筒與穿孔管之間形成第二共振腔，移動套筒與移動套筒軸向位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接。該消聲器主要用于降低充液管路系統(tǒng)中的中低頻噪聲，由于頻率可調(diào)，可以有效拓寬消聲器的消聲頻帶，同時可以根據(jù)噪聲頻率的不同來精確調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率，從而可使消聲器達(dá)到最佳的消聲效果。但是該消聲器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，制造及維護(hù)均不方便，不利于在中小型旋轉(zhuǎn)機(jī)械如燃料電池汽車噪聲控制上推廣應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、消聲頻率可調(diào)的擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，包括主管道，所述的主管道的內(nèi)部為連接噪聲源用流體通道，消聲器還包括擴(kuò)張腔側(cè)壁、活塞、活塞連桿及活塞驅(qū)動裝置，所述的主管道的中段布設(shè)有微穿孔，所述的擴(kuò)張腔側(cè)壁為上下開口的長方體，所述的主管道左右方向貫穿擴(kuò)張腔側(cè)壁，且所述的微穿孔位于擴(kuò)張腔側(cè)壁內(nèi)部，所述的擴(kuò)張腔側(cè)壁的上下兩個開口均連接端蓋，所述的活塞設(shè)有兩個，分別位于擴(kuò)張腔側(cè)壁內(nèi)部主管道的上下兩側(cè)，所述的活塞通過貫穿端蓋的活塞連桿與活塞驅(qū)動裝置連接；
[0007]所述的活塞、主管道及擴(kuò)張腔側(cè)壁圍成擴(kuò)張腔，該擴(kuò)張腔與主管道的流體通道通過微穿孔連通，活塞驅(qū)動裝置帶動活塞在擴(kuò)張腔側(cè)壁內(nèi)上下滑動，調(diào)節(jié)起消聲作用的擴(kuò)張腔的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。[0008]進(jìn)一步地，所述的活塞驅(qū)動裝置包括齒條、齒輪、電機(jī)及電機(jī)控制器，所述的齒條固定在活塞連桿上，所述的齒輪與齒條嚙合，所述的電機(jī)驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，所述的電機(jī)控制器聯(lián)動控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)控制器根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速與噪聲頻率間的關(guān)系，通過電機(jī)及齒輪帶動齒條及活塞連桿上下移動，改變擴(kuò)張腔的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。
[0009]進(jìn)一步地，所述的端蓋與擴(kuò)張腔側(cè)壁通過螺釘可拆卸式連接，所述的活塞在端蓋與主管道之間上下移動，所述的端蓋上開設(shè)有防止活塞移動時形成真空的通氣孔。
[0010]進(jìn)一步地，所述的活塞與擴(kuò)張腔側(cè)壁的接觸面開設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有防止擴(kuò)張腔內(nèi)的氣流和聲音進(jìn)入大氣的密封圈。
[0011]進(jìn)一步地，所述的主管道中段開設(shè)的微穿孔的直徑為0.1?2mm，主管道上微穿孔的穿孔率為I?5%，主管道的管壁厚度為0.5?2mm。
[0012]進(jìn)一步地，所述的主管道的一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)械的排氣管道或進(jìn)氣管道連接，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括發(fā)動機(jī)、電機(jī)或風(fēng)機(jī)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0014](I)結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，制造及維護(hù)方便，利于在中小型旋轉(zhuǎn)機(jī)械如燃料電池汽車空輔系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的噪聲控制上推廣應(yīng)用；
[0015](2)本實(shí)用新型的消聲器針對燃料電池汽車空輔系統(tǒng)的變頻噪聲，通過改變擴(kuò)張腔的體積，實(shí)現(xiàn)消聲器消聲頻率可調(diào)的功能。
[0016](3)本實(shí)用新型的消聲器通過調(diào)節(jié)最大消聲量對應(yīng)頻率，可以在很寬頻帶內(nèi)保持良好的消聲效果，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的阻性和抗性消聲器的中頻消聲效果差的缺點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的消聲器主視剖面圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的消聲器左視半剖圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的消聲器改變擴(kuò)張腔體積時的消聲效果圖。
[0020]圖中，I為主管道，2為微穿孔，3為活塞，4為密封圈，5為擴(kuò)張腔側(cè)壁，6為端蓋，7為螺釘孔，8為通氣孔,9為活塞連桿，10為齒條,11為齒輪,12為電機(jī),13為電機(jī)控制器，I為擴(kuò)張腔。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例
[0023]一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，如圖1?2所示，包括主管道1，主管道I的內(nèi)部為連接噪聲源用流體通道，實(shí)際應(yīng)用中，主管道I的一端與發(fā)動機(jī)、電機(jī)或風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的排氣管道或進(jìn)氣管道連接。消聲器還包括擴(kuò)張腔側(cè)壁5、活塞3、活塞連桿9及活塞驅(qū)動裝置，主管道I的中段布設(shè)有微穿孔2，主管道I中段開設(shè)的微穿孔2的直徑為0.1?2mm，主管道I上微穿孔2的穿孔率為I?5%，主管道I的管壁厚度為0.5?2mm。擴(kuò)張腔側(cè)壁5為上下開口的長方體，主管道I左右方向貫穿擴(kuò)張腔側(cè)壁5，且微穿孔2位于擴(kuò)張腔側(cè)壁5內(nèi)部，擴(kuò)張腔側(cè)壁5的上下兩個開口均連接端蓋6，端蓋6上開設(shè)有螺釘孔7，螺釘穿過螺釘孔7后將端蓋6與擴(kuò)張腔側(cè)壁5可拆卸式連接起來，端蓋6的作用是作為上下止點(diǎn)防止活塞3位移過大，活塞3在端蓋6與主管道I之間上下移動，端蓋6上開設(shè)有防止活塞3移動時形成真空的通氣孔8?；钊?設(shè)有兩個，分別位于擴(kuò)張腔側(cè)壁5內(nèi)部主管道I的上下兩側(cè)，活塞3與擴(kuò)張腔側(cè)壁5的接觸面開設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有防止擴(kuò)張腔I內(nèi)的氣流和聲音進(jìn)入大氣的密封圈4?；钊?通過貫穿端蓋6的活塞連桿9與活塞驅(qū)動裝置連接，其中活塞驅(qū)動裝置包括齒條10、齒輪11、電機(jī)12及電機(jī)控制器13，齒條10固定在活塞連桿9上，齒輪11與齒條10嚙合，電機(jī)12驅(qū)動齒輪11轉(zhuǎn)動，電機(jī)控制器13聯(lián)動控制電機(jī)12的運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)控制器13根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速和噪聲頻率間的關(guān)系，通過電機(jī)12和齒輪11帶動齒條10及活塞連桿9上下移動，改變擴(kuò)張腔I的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。
[0024]活塞3、主管道I及擴(kuò)張腔側(cè)壁5圍成擴(kuò)張腔I，該擴(kuò)張腔I與主管道I的流體通道通過微穿孔2連通，擴(kuò)張腔I與主管道I上的微穿孔2共同起到消聲作用，活塞驅(qū)動裝置帶動活塞3在擴(kuò)張腔側(cè)壁5內(nèi)上下滑動，調(diào)節(jié)起消聲作用的擴(kuò)張腔I的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。針對頻率變化的管道噪聲，該消聲器通過調(diào)節(jié)活塞3的位置，進(jìn)而調(diào)整擴(kuò)張腔I的體積大小，可以一直保持良好的消聲效果。
[0025]由于傳統(tǒng)的消聲器結(jié)構(gòu)固定，對于某些頻段的噪聲消聲效果較好，其他頻段噪聲消聲效果較差。通常管道中的噪聲隨發(fā)動機(jī)、電機(jī)或風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速而變化。當(dāng)氣流和聲音在如圖1、圖2所示的消聲器主管道I內(nèi)傳播時，擴(kuò)張腔I對聲波能量有所衰減，因此從主管道I右端傳播出來的聲音會比左端進(jìn)入消聲器的聲音有所降低，即體現(xiàn)了消聲器的消聲效果。
[0026]對于本實(shí)用新型的消聲器，當(dāng)改變擴(kuò)張腔I的體積時，消聲特性如圖3所示。圖中Dl、D2、D3為圍成擴(kuò)張腔I的活塞3平面到主管道I中心軸線的距離，且D1〈D2〈D3。從Dl到D2到D3的變化過程，就是擴(kuò)張腔I體積增大的過程?？梢园l(fā)現(xiàn)，在一定頻率范圍內(nèi)，當(dāng)擴(kuò)張腔I的體積度增大時，最大消聲量對應(yīng)的頻率逐漸升高。因此，對于本實(shí)用新型，首先可以通過理論方法或數(shù)值方法計(jì)算不同擴(kuò)張腔體積時的最大消聲量對應(yīng)頻率，然后可以擬合出該頻率隨擴(kuò)張腔體積變化的公式，確定兩者間的關(guān)系。并根據(jù)此關(guān)系設(shè)定電機(jī)控制器，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要控制噪聲的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速和噪聲頻率間的倍頻關(guān)系，電機(jī)控制器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)驅(qū)動齒輪，齒輪帶動齒條及活塞上下移動，從而改變擴(kuò)張腔的體積，使得消聲器的最大消聲量對應(yīng)頻率正好位于目標(biāo)噪聲頻率處，這樣即可獲得目標(biāo)噪聲頻率處最好的消聲效果。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速變化時，消聲器隨之調(diào)節(jié)擴(kuò)張腔體積，即可一直保持良好的消聲效果。
【權(quán)利要求】
1.一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，包括主管道(1)，所述的主管道(1)的內(nèi)部為連接噪聲源用流體通道，其特征在于，消聲器還包括擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)、活塞(3)、活塞連桿(9)及活塞驅(qū)動裝置，所述的主管道(1）的中段布設(shè)有微穿孔(2)，所述的擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)為上下開口的長方體，所述的主管道(I)左右方向貫穿擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)，且所述的微穿孔⑵位于擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)內(nèi)部，所述的擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)的上下兩個開口均連接端蓋(6)，所述的活塞(3)設(shè)有兩個，分別位于擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)內(nèi)部主管道(1)的上下兩側(cè)，所述的活塞(5)通過貫穿端蓋(6)的活塞連桿(9)與活塞驅(qū)動裝置連接； 所述的活塞(3)、主管道(1)及擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)圍成擴(kuò)張腔(1)，該擴(kuò)張腔(I)與主管道(1)的流體通道通過微穿孔(2)連通，活塞驅(qū)動裝置帶動活塞(3)在擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)內(nèi)上下滑動，調(diào)節(jié)起消聲作用的擴(kuò)張腔(1)的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的活塞驅(qū)動裝置包括齒條(10)、齒輪(11)、電機(jī)(12)及電機(jī)控制器(13)，所述的齒條(10)固定在活塞連桿(9)上，所述的齒輪(11)與齒條(10)嚙合，所述的電機(jī)(12)驅(qū)動齒輪(11)轉(zhuǎn)動，所述的電機(jī)控制器(13)聯(lián)動控制電機(jī)(12)的運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)控制器(13)通過電機(jī)(12)和齒輪(11)帶動齒條(10)及活塞連桿(9)上下移動，改變擴(kuò)張腔(1)的體積，進(jìn)而調(diào)節(jié)消聲器的消聲頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的端蓋(6)與擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)通過螺釘可拆卸式連接，所述的活塞(3)在端蓋(6)與主管道(1)之間上下移動，所述的端蓋(6)上開設(shè)有防止活塞(3)移動時形成真空的通氣孔⑶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的活塞(3)與擴(kuò)張腔側(cè)壁(5)的接觸面開設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有防止擴(kuò)張腔(I)內(nèi)的氣流和聲音進(jìn)入大氣的密封圈(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的主管道⑴中段開設(shè)的微穿孔⑵的直徑為0.1~2mm，主管道⑴上微穿孔(2)的穿孔率為1~5%，主管道⑴的管壁厚度為0.5~2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)張腔體積可變的可調(diào)頻微穿孔管消聲器，其特征在于，所述的主管道(1)的一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)械的排氣管道或進(jìn)氣管道連接，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括發(fā)動機(jī)、電機(jī)或風(fēng)機(jī)。
【文檔編號】F16L55/033GK203549259SQ201320614594
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】左曙光, 相龍洋, 龍國, 張孟浩, 胡佳杰, 韋開君 申請人:同濟(jì)大學(xué)