专利名称：阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种消声装置，特别涉及一种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器。
背景技术：
柴油发电机组(电站)广泛应用于国家重要基础设施、军事基地、邮电通信、金融 证券、医疗卫生、边远地区、维稳反恐、抗震救灾等固定或移动发电设备。在保障重要部门或 人口密集地区的电力供应时，对噪声控制要求很高。柴油发电机组的噪声限值也越来越低， ((GB/T21425-2008低噪声电站噪声指标要求及测量方法》提出了不大于73dB(A)的要求，而 超静音型柴油电站的噪声则要求低于70dB (A)。为了适应日益严格的噪声防治法规，必须采 用在柴油发电机组外部加装隔声罩的方法。但是，由于柴油机的排气温度在300 600°C之 间，所以消声器的表面温度很高，必须在隔声罩上设计进出风口，并强制通风散热。隔声罩 与通风散热的设计需要寻求一个合适的平衡点，以确保降噪效果和通风散热效果。这种设 计的主要缺点是隔声罩结构复杂、体积和重量很大、制造成本高。一般而言，抗性消声器可以较好地消除中低频噪声，高频消声效果较差；阻性消声 器的可以较好消除中高频噪声，低频消声效果较差；而采用阻抗复合型消声器既能消除高 频噪声，也能消除中低频噪声，较好的控制全频段噪声。中国专利公开号CN200958405，
公开日2007年10月10日公开了一种柴油机消 声器，包括接管、出口和密封筒，密封筒内，由两块隔板横隔成三个消声室，纵管设在第一 室，横管设在第三室，分别负责对进气的分散和余气的排出，通过多孔眼分散、三个消声室 的缓冲和声波的反射达到消声的目的。其不足之处在于它是一种简易的三腔式抗性消声 器，使用该消声器后排气噪声仍然高达86 89dB (A)，无法满足低噪声或超静音柴油发电 机组(电站)等严格的噪声控制要求。中国专利公开号CN201363176，
公开日2009年12 月16日公开了一种低噪声车载电站的排气消声装置，采用两个独立的抗性消声器和阻性 消声器串联构成(内部结构没有公布)，消声器表面温度很高，只能安装于柴油发电机组的 机组舱(隔声罩)外部，结构不紧凑，体积庞大。
发明内容本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种主要应用于固定式和移动 式低噪声和超静音需求的柴油发电机组(电站)，可以有效地降低柴油发电机组的排气噪 声，结构紧凑的阻抗复合型水冷式消声器。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案—种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，包括封闭的壳体、进气管、排气管、 消声穿孔隔板，进气管与柴油机的排气支管连接，消声穿孔隔板上均布有通孔，其特征在 于壳体内设有两个扩张腔，第一扩张腔和第二扩张腔，第一扩张腔和第二扩张腔的内侧壁 上铺设有吸声材料层；进气管由消声器一侧的下部进入第一扩张腔后向上转折，排气管设置在第二扩张腔中，排气管的上端转折后置于消声器的外部，第一扩张腔和第二扩张腔之 间由U形连通管连通；在进气管与U形连通管之间，以及排气管与U形连通管之间均设有消 声穿孔隔板，进气管置于第一扩张腔中的筒体上设有进气管消声孔，排气管置于第二扩张 腔中的筒体上设有排气管消声孔，U形连通管的筒体上设有U形连通管消声孔。本消声器在第一扩张腔和第二扩张腔内采用穿孔隔板，形成多级扩张式腔结构， 进气管、U形连通管、排气管在壳体内部的部分都设计有消声孔，构成抗性消声系统。消声器的进气管为圆形，直径与柴油机排气管径相同。消声器的排气管长度和直 径，根据柴油机排量、转速、消声要求计算确定。优选的，所述的第一扩张腔、第二扩张腔内壁的吸声材料层上均铺设有吸声穿孔 薄板；所述吸声穿孔薄板的厚度< 3mm，吸声穿孔薄板的穿孔的孔径为5 8mm，穿孔率 彡 20%。优选的，所述吸声材料层由玻璃棉构成，所述玻璃棉密度30kg/m3 ；所述吸声材料 层填充层厚度为5 30mm。吸声系数为0. 8-0. 9 (加吸声穿孔薄板护面)。吸声材料层构 成阻性消声器，利用消声器内壁布置的吸声结构，填充有吸声材料玻璃棉，可以吸收部分传 播声能，可以较好地消除中高频噪声。优选的，所述在第一扩张腔和第二扩张腔中的消声穿孔隔板分别为1 4片，构成 多级扩张式腔结构。优选的，所述壳体与吸声材料层之间固定连接有支撑条，支撑条将壳体与吸声材 料层之间相互分离，使壳体与吸声材料层之间形成冷却水套，壳体上设有进水口和排水口， 进水口与柴油机冷却系统的水管连接，排水口与柴油机散热器连接。进一步优选的，所述第一扩张腔和第二扩张腔之间相互分离，相互之间的间隙与 冷却水套连通。在消声器内腔与壳体(外壳)之间设置的壳体(水套夹层)，通过排水口的水管与 发电机组的循环冷却系统却连接，其中的冷却水借助于柴油机的冷却水泵而强制循环，将 消声器中的大量热能带走，并通过柴油机冷却系统的散热器和风扇而散发出去，使通过消 声器的废气热量被水套被冷却水带出，避免向消声器内部散发热量，以降低在消声器内部 的热量散发，同时可以降低废气冲击单层消声器壁面时产生的噪声，以保证隔声罩内部的 发电机组机组和消声器在规定的温度(70 95°C，柴油机冷却系统工作温度)下工作。本消声器采用多级扩张式腔结构(抗性消声)，各腔内壁采用穿孔板吸声结构(阻 性消声)，其中填充吸声材料，并在消声器中设计有冷却水套，引入柴油机的循环冷却，从而 构成阻抗复合型水冷式柴油机消声器。一般抗性消声器主要利用形状、尺寸不同的管道与共振腔或扩张腔的适当组合， 使声波在管道、共振腔或扩张室内部反射和干涉，从而降低废气的噪声。抗性消声器消声频 带较窄，在中低频段的消声效果较好，高频段效果较差。因此，阻抗复合型消声器将阻性消 声与抗性消声结合起来，使其从低频、中频到高频范围内，均具有良好的消声效果。本实用新型一种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器的有益效果是，在阻抗复 合消声基础上，增加水冷循环散热结构，构成阻抗复合型水冷式消声器，可以有效地减少消 声器表面对外的热辐射，降低隔声罩内部温度，大大简化隔声罩结构，减小低噪声和超静音 柴油发电机组(电站)的整机体积和重量，降低隔声罩制造成本，大幅度提高噪声控制水平。
图1是本实用新型阻抗复合型水冷式柴油机消声器去掉上盖的示意图；图2是图1中的A-A剖视图本实用新型图；图3是本实用新型阻抗复合型水冷式消声器与带隔声罩柴油发电机组的连接关 系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明，但并不因此将本实用新型限制在所 述的实施例范围之中。参见图1、图3，一种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，包括封闭的壳体14、 进气管11、排气管2、消声穿孔隔板8，进气管11与柴油机的排气支管连接，消声穿孔隔板8 上均布有通孔81，其特征在于壳体14内并列的设有两个扩张腔，第一扩张腔7和第二扩 张腔3，第一扩张腔7和第二扩张腔3的内侧壁上铺设有吸声材料层9 ；进气管11由消声器 一侧的下部进入第一扩张腔7后向上转折，排气管2设置在第二扩张腔3中，排气管2的上 端转折后置于消声器的外部，第一扩张腔7和第二扩张腔3之间由U形连通管37连通；在 进气管11与U形连通管37之间，以及排气管2与U形连通管37之间均设有消声穿孔隔板 8，进气管11置于第一扩张腔7中的筒体上设有进气管消声孔111，排气管2置于第二扩张 腔3中的筒体上设有排气管消声孔21，U形连通管37的筒体上设有U形连通管消声孔371。所述的第一扩张腔7、第二扩张腔3内壁的吸声材料层9上均铺设有吸声穿孔薄板 5 ；所述吸声穿孔薄板5的厚度彡3mm,吸声穿孔薄板5的穿孔51的孔径为5 8mm，穿孔 率彡20%。所述吸声材料层9由玻璃棉构成，所述玻璃棉密度30kg/m3 ；所述吸声材料层9填 充层厚度为5 30mm。所述在第一扩张腔7和第二扩张腔3中的消声穿孔隔板8分别为1 4片，构成 多级扩张腔。所述壳体14与吸声材料层9之间固定连接有支撑条101，支撑条101将壳体14与 吸声材料层9之间相互分离，壳体14与吸声材料层9之间形成冷却水套10，壳体14上设有 进水口 12和排水口 1，进水口 12与柴油机的排水管连接，排水口 1与柴油机散热器连接。进一步优选的，所述第一扩张腔7和第二扩张腔3之间与冷却水套10连通。工作原理参见图1、图3，在消声器设计时，结构主要采用方形、阻抗复合型水冷式消声结 构，其中抗性消声部分由两级扩张腔第一扩张腔7和第二扩张腔3、隔板8和进气管11、排 气管2构成，阻性消声部分由穿孔板5和吸声材料9构成。参见图2，水冷式消声器通过循环水管与柴油发电机组15、隔声罩16和散热器13 形成串联连接。柴油发电机组15和水冷式消声器均放置在隔声罩16内部，柴油机的水箱 和散热器13置于隔声罩的顶部，并用水管与柴油机的冷却系统和水冷式消声器连接。参见图2，在柴油发电机组15工作时，柴油机排出的高温高压气体(废气)经排气支管，通过进气口 11 (接柴油机排气管)进入水冷消声器。废气进入水冷消声器内的第一 级扩张腔7流动时，气体从进气管11的端部和进气管消声孔111中喷出，并穿过穿孔隔板 8使其体积迅速膨胀，流速迅速降低，流动动能减小，对排气噪声进行第一级消声；然后，废 气通过第一级膨胀后，通过U形连通管37，进入第二级扩张腔3，使气体体积进一步膨胀，流 速和流动动能都进一步降低；最后，穿过第二级扩张腔穿孔隔板8的气体，经过排气管2从 消声器排出。本消声器设计主要由两个大扩张腔——第一扩张腔7和第二扩张腔3构成，一方 面起到扩容消声的作用，另一方面大空间可以降低气体的流速，不至于产生过大的再生噪 声。在每一级扩张腔的壁面上垂直放置1-4片消声隔板8，消声隔板8上设计了一定数量的 通孔81。消声隔板8的作用相当于增加了扩张腔的数量，同时也改变了气体的流向，增大气 体流动阻力。如图1、图3所示，除了采用多级扩张室(抗性)消声结构外，本消声器还采用了阻 性消声结构，形成阻抗复合型水冷式消声器，以提高消声效果。在两级扩张室的内壁与水套 之间设计了吸声穿孔薄板5的吸声结构，其中填充耐高温的超细玻璃棉等耐高温等吸声材 料构成吸声材料层9。吸声穿孔薄板5为薄壁钢板，其厚度不超过3mm，孔径为5_8mm，穿孔率不小 于20 % ；采用超细玻璃棉作为填充材料，密度30kg/m3，填充层厚度20mm，吸声系数为 0. 8-0. 9 (加穿孔钢板护面)。三、水冷式冷却系统结构1、循环系统通过水管与柴油机冷却系统水套连接，构成强制冷却循环；利用柴 油机冷却系统的水泵、水箱、散热器和循环系统，无需增加设备；2、循环水量一般情况下，循环水量和流量可以保持不变；3、布置方式柴油发电机组15和水冷消声器布置在隔声罩16内部，而机组的水箱 及散热器13则布置在隔声罩16的顶部或外侧壁上。在消声器内腔与外壳14之间设置的水套夹层10，通过水管与发电机组15的循环 冷却连接，使通过消声器的废气热量被水套的冷却水带出，避免向隔声罩内部散发时热量， 以降低在隔声罩内部的热量散发，同时可以降低废气冲击单层消声器壁面时产生的噪声。四、使用后效果(1)消声器插入损失不低于30dB(A)；(2)消声器表面温度不高于95°C。(3)可以大大简化隔声罩内部结构，从而减轻隔声罩重量，降低制造成本。虽然结合了附图描述了本实用新型的实施方式，但本领域的普通技术人员可以在 所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不 受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱 离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进 都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
权利要求一种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，包括封闭的壳体(14)、进气管(11)、排气管(2)、消声穿孔隔板(8)，进气管(11)与柴油机的排气支管连接，消声穿孔隔板(8)上均布有通孔(81)，其特征在于壳体(14)设有两个扩张腔，第一扩张腔(7)和第二扩张腔(3)，第一扩张腔(7)和第二扩张腔(3)的内侧壁上铺设有吸声材料层(9)；进气管(11)由消声器一侧的下部进入第一扩张腔(7)后向上转折，排气管(2)设置在第二扩张腔(3)中，排气管(2)的上端转折后置于消声器的外部，第一扩张腔(7)和第二扩张腔(3)之间由U形连通管(37)连通；在进气管(11)与U形连通管(37)之间，以及排气管(2)与U形连通管(37)之间均设有消声穿孔隔板(8)，进气管(11)置于第一扩张腔(7)中的筒体上设有进气管消声孔(111)，排气管(2)置于第二扩张腔(3)中的筒体上设有排气管消声孔(21)，U形连通管(37)的筒体上设有U形连通管消声孔(371)。
2.根据权利要求1所述的阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，其特征在于所述 的第一扩张腔(7)、第二扩张腔(3)内壁的吸声材料层(9)上均铺设有吸声穿孔薄板(5)； 所述吸声穿孔薄板(5)的厚度彡3mm，吸声穿孔薄板(5)的穿孔(51)的孔径为5 8mm， 穿孔率彡20%。
3.根据权利要求1所述的阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，其特征在于所述 吸声材料层(9)由玻璃棉构成，所述玻璃棉密度30kg/m3;所述吸声材料层(9)填充层厚度 为5 30mmo
4.根据权利要求1所述的阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，其特征在于所述 在第一扩张腔(7)和第二扩张腔(3)中的消声穿孔隔板(8)分别为1 4片。
5.根据权利要求1所述的阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，其特征在于所述 壳体(14)与吸声材料层(9)之间固定连接有支撑条(101)，支撑条(101)将壳体(14)与 吸声材料层(9)之间相互分离，壳体(14)与吸声材料层(9)之间形成冷却水套(10)，壳体 (14)上设有进水口 (12)和排水口(1)，进水口 (12)与柴油机的排水管连接，排水口 (1)与 柴油机散热器连接。
6.根据权利要求5所述的阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，其特征在于所述 第一扩张腔(7)和第二扩张腔(3)之间与冷却水套(10)连通。专利摘要本实用新型公开了一种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器，包括封闭的壳体、进气管、排气管、穿孔隔板，壳体内设有两个扩张腔，第一扩张腔和第二扩张腔，第一扩张腔和第二扩张腔的内侧壁上铺设有吸声材料层；进气管由消声器一侧的下部进入第一扩张腔，排气管设置在第二扩张腔中，排气管的上端转折后置于消声器的外部，第一扩张腔和第二扩张腔之间由U形连通管连通。壳体与吸声材料层之间形成冷却水套，壳体上设有进水口和排水口。本实用新型在阻抗复合消声基础上增加水冷循环散热结构，构成阻抗复合型水冷式消声器，减少消声器表面对外的热辐射，降低隔声罩内部温度，简化了隔声罩结构，减小整机的体积和重量，降低隔声罩制造成本，提高了噪声控制水平。
文档编号F01N13/14GK201747435SQ20102026282
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者严健, 潘小兵, 袁春, 袁浩文, 陈兆海, 陈强, 龚利红 申请人:中国人民解放军重庆通信学院