一种可消除宽频噪声的多腔直通双层穿孔消声器的制作方法

本发明涉及宽频消声器领域，具体提供了一种可以消除宽频噪声的多腔直通双层穿孔消声器技术领域。

背景技术：

工程中，管道噪声频率分布很广，特别是对于增压进气系统来说，以中高宽频噪声成分为主，而对此类宽频噪声控制而言，仅靠从噪声源本身采取措施，其降噪量是有限的。而对于管道主动噪声控制而言，其技术不成熟装置复杂，成本较高，且噪声控制频率有限。所以，在管道中安装消声器是控制管道噪声最经济且有效的措施之一。传统抗性消音器（扩张消声器、赫姆霍兹腔或1/4波长管等）只能降低低频窄带噪声，不适用于中高宽频噪声问题。穿孔元件通过小孔中的气流在声压作用下做往复运动，在气流和穿孔壁面之间产生摩擦，使得一部分声能转化为其他形式的能量，从而可以有效降低噪声。此外，穿孔结构具有较低的流动压力损失，相比扩张腔有较好的流场特性。目前，对于中高宽频管道噪声，一般采用多个赫姆霍兹谐振腔串联或是使用多腔直通穿孔消声器来控制噪声。赫姆霍兹消声器占用空间大，不适用于安装更加紧凑的情况。多腔直通穿孔消声器虽然结构紧凑，但在腔数较少时其消声幅值和频带有限。经发明人研究发现，双层穿孔结构可以有效提升消声频带，仅需少数几个腔体串联便可实现宽频消声效果，具有较高的消声幅值，且结构简单，制造成本较低，可以充分利用有限的消声空间实现优良的消声性能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种消声频带宽、压力损失小且结构紧凑的多腔双层穿孔消声器，可利用有限的体积达到较好的消声性能并且压力损失低，尤其适用于中高宽频噪声控制。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种可消除宽频噪声的多腔直通双层穿孔消声器，包括进口端、消声器主体和出口端，所述消声器主体内有至少两个双层穿孔管，所述各双层穿孔管之间串联并用隔板隔开，所述双层穿孔管包括布有穿孔的外管和内管，所述外管与消音器主体和隔板形成闭合腔体，所述内管与外管和隔板形成闭合的腔体。

在上述技术方案的基础上，所述至少两个双层穿孔管，内管直径相同，外管直径相同或不同。

在上述技术方案的基础上，所述至少两个双层穿孔管，各双层穿孔管长度不同。

在上述技术方案的基础上，所述双层穿孔管包括布有穿孔的外管和内管，内管和外管穿孔孔径相同。

在上述技术方案的基础上，所述至少两个双层穿孔管，所述双层穿孔管包括布有穿孔的外管和内管，同一双层穿孔管的内管和外管的穿孔孔隙率相同，不同双层穿孔管孔隙率相同或不同。

在上述技术方案的基础上，所述双层穿孔管的内管和外管穿孔壁厚相同。

在上述技术方案的基础上，各腔体内管和外管的穿孔分布均匀。

在上述技术方案的基础上，所述不同双层穿孔管孔隙率不同，最大孔隙率不超过20%。

在上述技术方案的基础上，所述孔径为2-3.5mm。

本发明消声器主体采用至少两腔结构，各腔均由双层穿孔管构成。双层穿孔管结构可以拓宽消声频带，多腔串联可以进一步提高消声频带和幅值。对于噪声问题较为严重的情况，可合理增加腔体的个数，达到更大的消声量。由穿孔管分离而成的各腔体中无填充材料，各腔体内层穿孔管和外层穿孔管壁厚、孔径、孔隙率、穿孔区域以及腔体大小可以通过多腔一维传递矩阵法合理计算匹配，实现对较宽频带范围噪声的消除。该消声器结构紧凑，消声效果良好且压力损失很小，可以实现在有限空间内达到很大的消声量。

附图说明

图1为本发明三腔样例结构的外部示意图；

图2为本发明三腔样例结构的内部截面图；

图3为本发明三腔样例结构的内部剖视图；

图4为本发明三腔样例结构的传递损失曲线；

图5为本发明腔体长度比不同对消声器声学性能影响，总长度为100mm；

图6为本发明孔隙率比不同对消声器声学性能影响，中间腔孔隙率10%。

图7为本发明外管直径不同对消声器声学性能影响，中间腔外管直径60mm。

附图标记说明

1-进口端；2-左侧穿孔管内管；3-左侧穿孔管外管；4-左侧消音器主体；5-中间穿孔管内管；6-中间穿孔管外管；7-中间消音器主体；8-右侧穿孔管内管；9-右侧穿孔管外管；10右侧消音器主体；11-出口端；12-隔板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种用于消除增压进气宽频噪声的多腔插入管型双层穿孔消声器，包括进口端、消声器主体和出口端，所述消声器主体内有至少两个双层穿孔管，如图1、图2、图3所示，，所述消声器主体4、7、10内有至少两个双层穿孔管，所述各双层穿孔管之间串联并用隔板12隔开，所述双层穿孔管包括布有穿孔的外管3、6、9和内管2、5、8，所述外管3、6、9与消音器主体、7、10和隔板12形成闭合腔体，所述内管2、5、8沿进口1侧向出口11侧延伸，与外管3、6、9和隔板12形成闭合的腔体。

在上述技术方案的基础上，所述至少两个双层穿孔管，内管2、5、8直径相同，外管3、6、9直径相同或不同。

在上述技术方案的基础上，所述至少两个双层穿孔管，各双层穿孔管长度不同。

在上述技术方案的基础上，所述双层穿孔管包括布有穿孔的外管3、6、9和内管2、5、8，内管和外管穿孔孔径相同。

在上述技术方案的基础上，所述至少两个双层穿孔管，所述双层穿孔管包括布有穿孔的外管3、6、9和内管2、5、8，同一双层穿孔管的内管2、5、8和外管3、6、9的穿孔孔隙率相同，不同双层穿孔管孔隙率相同或不同。

在上述技术方案的基础上，所述双层穿孔管的内管2、5、8和外管3、6、9穿孔壁厚相同。

在上述技术方案的基础上，各腔体内管2、5、8和外管3、6、9的穿孔分布均匀。

在上述技术方案的基础上，所述不同双层穿孔管孔隙率不同，最大孔隙率不超过20%。

在上述技术方案的基础上，所述孔径为2-3.5mm。

如图1-3所示，本发明样例的应用于增压进气系统的三腔插入管型双层穿孔消声器，包括了进口端1、左侧穿孔管内管2、左侧穿孔管外管3、左侧消音器主体4、中间穿孔管内管5、中间穿孔管外管6、中间消音器主体7、右侧穿孔管内管8、右侧穿孔管外管9、右侧消音器主体10、出口端11与隔板12。所述消音器内腔有左、中、右三个双层穿孔管，各双层穿孔管之间由隔板12隔开，各双层穿孔管的外管与消音器主体、外管与内管分别形成腔体。

如图2所示，消声器左侧腔、中间腔和右侧腔内管和外管管径相同；外管直径相同或不同；腔体内管和外管壁厚与进口端相同；各腔体内管与外管穿孔分布均匀，腔体内管与外管穿孔孔径相同，不同腔体孔隙率不相关；穿孔孔径设计范围为2mm-3.5mm，孔隙率低于20%。

本发明样例制作的多腔插入管型双层穿孔消声器通过三个含插入管结构的双层穿孔管串联组成，可以根据消声器目标要求设计相关结构参数，消声效果良好且压力损失小。

实施例1：所述用于消除增压进气宽频噪声的多腔插入管型双层穿孔消声器的各参数如表1所示：

该消声器的传递损失如图4所示，实例消声器的消声频率范围大致在1500-3500Hz，且消声幅值较高。总长度仅为100mm，外径为80mm，结构紧凑，非常适用于增压进气系统宽频噪声控制。

实施例2：所述用于消除增压进气宽频噪声的多腔插入管型双层穿孔消声器的各参数，在其他参数不变，仅改变各双层穿孔管长度比，如表2所示：

如图5所示为各腔体长度比对消声器声学性能的影响。腔体长度保持为100mm，中间腔体的孔隙率保持为10%，可以看出腔体长度对消声器的传递损失幅值和峰值频率影响很大，实际工程设计中需要经过合理的匹配设计才能获得理想的消声器声学特性。

实施例3：所述用于消除增压进气宽频噪声的多腔插入管型双层穿孔消声器的各参数，在其他参数不变，仅改变各双层穿孔管孔隙率比，如表3所示：

如图6所示为各腔体孔隙率比对消声器声学性能的影响。腔体长度保持为100mm，各双层穿孔管长度从左至右分别40mm; 30mm; 30mm，可以看出腔体孔隙率对消声器的传递损失幅值和峰值频率影响很大，实际工程设计中需要经过合理的匹配设计才能获得理想的消声器声学特性。

实施例4所述用于消除增压进气宽频噪声的多腔插入管型双层穿孔消声器的各参数，在其他参数不变，仅改变各双层穿孔管外管直径比，如表4所示：

如图7所示为各腔体孔隙率比对消声器声学性能的影响。腔体长度保持为100mm，各双层穿孔管长度从左至右分别40mm; 30mm; 30mm，可以看出腔体外管直径比对消声器的传递损失幅值和峰值频率影响很大，实际工程设计中需要经过合理的匹配设计才能获得理想的消声器声学特性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。