一种螺旋形无源干涉式消声装置的制作方法

本发明涉及噪声控制领域，特别是涉及一种螺旋形无源干涉式消声装置。

背景技术：

消声器作为一种能阻止或衰减噪声而允许气流通过的装置，是控制气流噪声的重要手段。消声通道长度是影响消声器消声量的重要因素，消声通道越长消声效果越好。然而，在实际应用中，消声器除需要满足特定的消声量要求外，还需要满足压力损失、安装空间和工作环境等多项要求。受这些要求的限制，传统消声器消声通道长度很难超过其外观长度，因而消声量及消声效率均较低。

公告号分别为CN2363065Y、CN2272947Y、CN2072155U、CN204419306U和CN202228157U的中国专利文献均提出了不同结构的螺旋式消声器，可较好的解决消声器外观长度与消声通道长度之间的矛盾；公告号为CN2363065Y和CN2072155U的实用新型专利提出可利用通道螺旋角度的不同或截面积的变化，使声波发生干涉，进一步提高消声器的消声量；公告号为CN2363065Y的实用新型专利还提出通过调整螺旋翼片的数量和导程来改变螺旋形通道的数量和长度。然而，这些消声器仍存在以下不足：其一是由于只有一条或者多条长度相同的消声通道，无法通过声波干涉提高特定频率噪声的降噪效果，在实际应用中，这些消声器对某些频率声压级较高的气流噪声降噪效果不理想；其二是未考虑到螺旋形通道螺旋方向与所通入气流的旋转方向之间的关系，若螺旋形通道螺旋方向与所通入气流的旋转方向相反，将会增大消声器的压力损失；其三是这些消声器外形、结构均较为固定，很难根据消声量要求、压力损失要求和使用环境等进行调整，适用范围有限且难以模块化生产、组装。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种螺旋形无源干涉式消声装置，可使某些频率噪声产生相消干涉，提高对特定频率噪声的降噪效果。

本发明的技术方案如下：

一种螺旋形无源干涉式消声装置，包括外壳、由第一吸声材料构成的消声内筒、锥形进气口和锥形排气口；所述的外壳包裹在消声内筒周围，且消声内筒与外壳之间填充有第二吸声材料；所述的消声内筒中设有两条或两条以上沿筒体轴线方向延伸的螺旋形消声通道；所述的锥形进气口和锥形排气口分别连接在外壳两端。

在上述技术方案中，通过在消声内筒中设置多条螺旋形消声通道可使装置在外形长度一定的前提下，大大增加消声通道的长度，提高消声量及消声效率，同时使某些频率噪声产生相消干涉，提高对特定频率噪声的降噪效果。内筒与外壳之间填充的第二吸声材料，根据噪声频率特性，选择不同材质的吸声材料组合，实现高、中、低不同频带上均具有较高的消声系数。

作为优选，所述的消声内筒中两条或两条以上螺旋形消声通道的螺旋方向均与通入气流的旋转方向一致，使降噪效果及压力损失最优化。

作为优选，所述的第一吸声材料为共振腔吸声结构，第二吸声材料为多孔吸声材料。多孔吸声材料吸收中高频声波为主；共振吸声结构以吸收中频为主。共振吸声结构与多孔吸声材料的组合使消声装置在不同的频带上均有较好的消声效果。

所述的消声内筒内不同螺旋形消声通道的数量、螺旋方向、节距、中径以及通道内径均可根据消声量要求、压力损失要求和气流噪声频谱特性等进行调整。所述的螺旋形消声通道有中径不同和中径相同两种排列形式：中径不同时，不同螺旋形通道节距可相同也可不同，内径可相同也可不同；中径相同时，不同螺旋形通道节距相同，内径可相同也可不同。

采用不同的组合，即通过合理调整不同螺旋形通道的中径、内径、节距这三个参数，可有效调控不同螺旋形通道的长度(l₁>l₂)，使多个频率噪声(f_n＝(2n+1)c/2(l₁-l₂),n＝0,1,2...)在不同通道内传播的声程差为其1/2波长的奇数倍，从而产生相消干涉，提高对特定频率噪声的降噪效果，这种组合方式尤其适用于噪声在存在明显音调(包括1个和多个音调)的宽频噪声场合；中径(R)不同但均取较小值，不同螺旋形通道(4)节距(D)可相同也可不同但均取较大值，内径(r)可相同也可不同，在消声器外形尺寸不变情况下，可容纳更多的气流螺旋通道数,该种组合排列方式可增大气流有效流通面积，减小压力损失，即此种组合方式适用于对压力损失较敏感的场合；中径(R)不同但均取较大值，不同螺旋形通道(4)节距(D)可相同也可不同但均取较小值，内径(r)可相同也可不同，在消声器外形尺寸不变情况下，可容纳的气流螺旋通道数会减少,压力损失增大，但消声效果更好，即此种组合方式适用于对压力损失不敏感但消声量要求较高的场合。

所述的螺旋形无源干涉式消声装置在对压力损失不敏感但消声量要求较高、无明显音调的宽频噪声场合中的应用，所述的两条或两条以上螺旋形消声通道的中径相同，节距相同，内径相同或不同。同时，在装置的外形尺寸一定的情况下，螺旋形消声通道的中径均取较大值，节距和内径均取较小值。

所述的螺旋形无源干涉式消声装置在针对存在明显音调的宽频噪声的场合中的应用，所述的两条或两条以上螺旋形消声通道的中径不同，节距相同或不同，内径相同或不同。

所述的螺旋形无源干涉式消声装置在通风量小、通风截面小、对压力损失不甚敏感的场合中的应用，所述的消声装置为两个或两个以上时通过串联的方式连接。

所述的螺旋形无源干涉式消声装置在通风量大、通风截面大、对压力损失较敏感的场合中的应用，所述的消声装置为两个或两个以上时通过并联的方式连接。

作为优选，所述的外壳为长方体或圆柱体。外壳根据使用环境设计成不同形状，便于模块化生产、组装。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可根据消声量要求、压力损失要求、气流噪声频谱特性和使用环境等对内部螺旋形消声通道数量、螺旋方向、节距、中径、通道内径以及装置外形进行调整，便于模块化生产、组装，广泛应用于对各类风机进、排风口气流噪声的治理及无气流管道中的静态消声。

附图说明

图1为本发明一种螺旋形无源干涉式消声装置的螺旋形消声通道中径不同时的结构示意简图；

图2为本发明实施例1中外形设计为方形时的A-A剖视图；

图3为本发明实施例1中外形设计为圆形时的A-A剖视图；

图4为本发明一种螺旋形无源干涉式消声装置的螺旋形消声通道中径相同、节距相同时的结构示意简图；

图5为本发明实施例2中外形设计为方形时的A-A剖视图；

图6为本发明实施例2中外形设计为圆形时的A-A剖视图；

图7为本发明一种螺旋形无源干涉式消声装置的三种组装方式示意简图，其中(a)为串联，(b)、(c)为并联。

其中：

1、外壳；2、消声内筒；3、第一吸声材料；4、第二吸声材料；5、第二螺旋形消声通道；6、第一螺旋形消声通道；7、锥形进气口；8、锥形排气口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种螺旋形无源干涉式消声装置作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种螺旋形无源干涉式消声装置，包括外壳1、由第二吸声材料4构成的消声内筒2、进气口7和排气口8，外壳1包裹在消声内筒2周围，且消声内筒2与外壳1之间填充有第一吸声材料3；消声内筒2中设有两条沿筒体轴线方向延伸的螺旋形消声通道，分别为第一螺旋形消声通道6和第二螺旋形消声通道5；锥形进气口7和锥形排气口8分别连接在外壳1两端。

第一吸声材料3为共振吸声结构，第二吸声材料4为多孔吸声材料。第一螺旋形消声通道6和第二螺旋形消声通道5的螺旋方向与通入气流的旋转方向一致。第一螺旋形消声通道6和第二螺旋形消声通道5的中径R、内径r和节距D均不同。相应的图2、图3分别为本实施例中外形设计为方形和圆形时的A-A剖视图。该实施例主要应用在存在明显音调的宽频噪声场合。

本发明可模块化生产、组装，即先批量生产各种外形和消声量的该装置，再根据实际需求，选择若干特定外形和消声量的装置进行组装。图7给出了本装置串联(a)、并联((b)和(c))的示意简图。串联时，该装置主要应用在风量不大、通风截面小、对压力损失不甚敏感的场合；并联时，该装置主要应用在风量大、通风截面大、对压力损失较敏感的场合。

实施例2

如图4所示，在实施例1的基础上，将第一螺旋形消声通道6和第二螺旋形消声通道5的中径R设置为相同且在消声器外形尺寸一定的情况下均设置为较大值，即R₁＝R₂但取较大值。第一螺旋形消声通道6和第二螺旋形消声通道5的节距相同且均取较小值，内径均取较小值，即D₁＝D₂但均取较小值，r₁>r₂但均取较小值。相应的，图5、图6分别为本实施例中外形设计为方形和圆形时的A-A剖视图。该实施例主要应用在对压力损失不敏感但消声量要求较高的降噪装置中。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。