一种管道消声器及具有该消声器的管道系统的制作方法

本发明涉及管道消声设备技术领域，尤其涉及一种管道消声器及具有该消声器的管道系统。

背景技术：

消声器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除蒸汽排放动力性噪声的重要措施。管道消音器(消声器)主要用于工业中的锅炉、汽轮机等热力设备蒸汽排放的有效消声，同时也广泛用于石油、化工、冶金、纺织等工业的锅炉蒸汽排放及其它气体消声排放。

现有的管道消声器，大多采用阻抗复合型消声原理，在扩张室外加装阻性吸声棉结构，根据降压体所发出的剩余噪声的频谱特性所设计，用以有效地吸收剩余噪声。其中，低频消声时需要材料的厚度、空腔体积很大，且由于结构复杂、重量大、高温氧化吸声填料、高速气流冲击吸声填料、以及水气渗透吸声填料等原因，消声器很容易出现维修频繁、消声效果差、使用周期短等情况。抗性共振消声器利用共振吸声原理进行设计，工作频带相对较窄，但由于其不使用任何阻性吸声填料和无污染等诸多优点，在噪声控制领域得到了广泛关注。然而这种消声器在低频消声时所需空腔体积往往很大，使得这种结构在需要轻薄消声器的实际工程应用中遇到了一定的困难。因此，亟待研发一种紧凑型低频管道消声器。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有管道消声器在低频消声结构中空腔深度过大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管道消声器，包括壳体和磁性吸力消声片，所述磁性吸力消声片安装于壳体，所述磁性吸力消声片内设有一吸声空腔，所述吸声空腔上设置有吸力结构，所述吸力结构具有负刚度，所述吸声空腔内的空气具有正刚度，所述吸力结构与所述吸声空腔内的空气之间并联。

优选的，所述磁性吸力消声片包括基体、振膜和磁铁，所述基体的一端通过振膜与壳体连接，所述磁铁设置在基体内，所述磁铁与振膜之间相互吸引，以形成所述具有负刚度的吸力结构；所述吸声空腔位于基体内，且设置在所述磁铁与振膜之间。

优选的，所述基体的一端为开口端，另一端为封闭端，所述开口端连接在壳体上，所述振膜覆盖于开口端上，所述磁铁设置在封闭端内，与所述振膜相对设置。

优选的，所述振膜的材质为塑料、金属单质和金属合金中的一种或几种的组合。

优选的，所述振膜上设有磁性层。

优选的，所述磁性吸力消声片可拆卸的插接在所述壳体上。

优选的，所述磁性吸力消声片固定连接在所述壳体上。

优选的，所述壳体连接有一个或多个所述磁性吸力消声片，一个或多个所述磁性吸力消声片分别安装于所述壳体的内部和/或外部。

优选的，所述磁性吸力消声片安装于所述壳体的内部时，所述基体连接于所述壳体的内壁上，以使经过所述壳体内的气流与所述振膜接触；所述磁性吸力消声片安装于所述壳体的外部时，所述基体的开口端与所述壳体的外壁连接，以使经过所述壳体内的气流与所述振膜接触，所述基体的闭口端向外伸出。

本发明还提供了一种管道系统，包括如上所述的管道消声器。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的管道消声器包括壳体和磁性吸力消声片，磁性吸力消声片安装于壳体上，磁性吸力消声片内设有一吸声空腔，吸声空腔上设置有吸力结构，吸力结构具有负刚度，吸声空腔内的空气具有正刚度，吸力结构与吸声空腔内的空气之间并联，从而通过磁力负刚度的作用，实现低频吸声效果。该管道消声器与现有的管道消声器相比，能够实现在同样的空腔深度状态下，具有更加低频的消声特性，并且在同一吸声频段状态下，本发明的管道消声器具有深度更小的吸声空腔，从而具有更加紧凑的结构，使得采用本发明的管道消声器的管道系统具有更为优异的吸声效果；此外，本发明的管道消声器的结构简单紧凑，维修拆卸十分方便，便于维护和清理。

附图说明

图1为本发明实施例的磁性吸力消声片的结构示意图；

图2为本发明实施例的磁性吸力消声片安装在壳体内部的结构示意图；

图3为本发明实施例的磁性吸力消声片安装在壳体外部的结构示意图。

其中，1、壳体；2、吸声空腔；3、磁性吸力消声片；4、基体；5、振膜；6、磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供的管道消声器包括壳体1和磁性吸力消声片3，磁性吸力消声片3安装于壳体1上，磁性吸力消声片3内设有一吸声空腔2，吸声空腔2上设置有吸力结构，吸力结构具有负刚度，吸声空腔2内的空气具有正刚度，吸力结构的负刚度与吸声空腔2内的空气的正刚度之间并联，从而通过磁力负刚度的作用，压缩吸声空腔2的深度，实现低频吸声效果的同时，使得该管道消声器与现有的管道消声器相比，能够实现在同样的空腔深度状态下，具有更加低频的消声特性，并且在同一吸声频段状态下，本发明的管道消声器具有深度更小的吸声空腔2，从而具有更加紧凑的结构，使得采用本发明的管道消声器的管道系统具有更为优异的吸声效果；此外，管道消声器的结构简单紧凑，磁性吸力消声片3可拆卸的插接在壳体1上，维修拆卸十分方便，便于维护和清理，同理，也可将磁性吸力消声片3固定连接在壳体1上，例如焊接在壳体1上，以保证管道结构的稳定性。

具体的，如图1所示，本实施例的磁性吸力消声片3包括基体4、振膜5和磁铁6，吸声空腔2位于基体4内，且设置在磁铁6与振膜5之间，基体4的一端通过振膜5与壳体1连接，当壳体1内腔内的高速气流通过时，振膜5通过振动向吸声空腔2内传递声波；磁铁6设置在基体4内，磁铁6与振膜5之间相互吸引，以形成具有负刚度的吸力结构，通过该吸力结构与吸声空腔2的内腔空气之间并联，利用吸力结构的负刚度作用，压缩吸声空腔2的深度，实现更低频的吸声效果；同一吸声频段状态下，吸声空腔2深度更小，结构更紧凑。

优选的，基体4的材质为刚性材料，在基体4的一端为开口端，另一端为封闭端，基体4通过开口端连接在壳体1上，振膜5覆盖于开口端上，磁铁6设置在封闭端内，与振膜5相对设置，以保证磁铁6与振膜5之间的结构对称；优选振膜5的材质为塑料、金属单质和金属合金中的一种或几种的组合，优选振膜上设有磁性层，当振膜5的材质为铁合金或附着有磁性层的塑料时，磁铁6的磁力作用使得振膜5与磁铁6之间具有相对的吸力，产生负刚度的吸力结构，具体的，磁性层可以为金属片、或者其他结构，只要保证设置磁性层的振膜5能够与磁铁6之间产生吸力即可，同理，当振膜5的材质为具有磁性的金属单质或金属合金时，该振膜5视为已具有磁性层。

需要说明的是，本申请的振膜5可以为单独设置磁性层的不具有磁性的金属单质薄膜、或金属合金薄膜，也可以为自身具有磁性的金属单质薄膜、或金属合金薄膜，还可以为设有磁性层的塑料薄膜，只要满足振膜5和磁铁6之间能够相互吸引，从而形成具有负刚度的吸力结构的要求即可。

优选的，磁铁6的n极朝向振膜5，则磁铁6的s极连接在基体4的封闭端内，当声波通过壳体1内腔时，利用磁铁6的n极吸引振膜5，使其向内压缩，从而压缩磁铁6和振膜5之间的吸声空腔2的深度，实现更低频的吸声效果；需要说明的是，也可以将磁铁6的s级朝向振膜5，可根据所需的吸声效果具体调节磁铁6的设置方向。

本实施例的管道消声器中，在壳体1上连接有一个或多个磁性吸力消声片3，如图2和图3所示，各个磁性吸力消声片3可以安装在壳体1的内部，也可以安装在壳体1的外部，同样的，当有多个磁性吸力消声片3时，可以将一部分磁性吸力消声片3安装在壳体1的内部，另一部分磁性吸力消声片3安装在壳体1的外部。

当磁性吸力消声片3安装在壳体1的内部时，如图2所示，基体4连接于壳体1的内壁上，以使经过壳体1内的气流与振膜5接触，声波与振膜5接触的同时，受到吸力结构的影响，在磁力负刚度的作用下，实现低频吸声效果；当磁性吸力消声片3安装于壳体1的外部时，如图3所示，基体4的开口端与壳体1的外壁连接，以使经过壳体1内的气流与振膜5接触，基体4的闭口端向外伸出，以使流经壳体1内的气流带动声波接触振膜5，实现低频吸声效果。

进一步优选的，当有多个磁性吸力消声片3同时安装在壳体1的内部和/或外部时，将设置在内部的多个磁性吸力消声片3均匀的围绕壳体1的内壁，同样的，将多个磁性吸力消声片3均匀的围绕在壳体1的外壁，这样当声波通过管道内腔时，多个磁性吸力消声片3同时作用，在负刚度的吸力结构作用下，在壳体1周围产生更为均匀的消声效果。

本实施例还提供了一种管道系统，该管道系统包括如所述的管道消声器，在管道系统的管道上安装该管道消声器后，当声波通过管道时，由于该管道消声器的磁性吸力消声片3具有深度更小的吸声空腔2，既能利用负刚度的吸力结构实现消声作用，又能保证管道结构的紧凑，避免在系统中占用过大的空间，且在进行低频消声时，消声效果更为均匀稳定。

本实施例所述的管道消声器及采用该消声器的管道系统能够实现在同样的空腔深度状态下，具有更加低频的消声特性，并且在同一吸声频段状态下，本实施例的管道消声器具有深度更小的吸声空腔2，从而实现更加紧凑的结构，具体请见表1。

表1本实施例管道消声器与现有管道消声器的消声效果对比表

本实施例所述的管道消声器及采用该消声器的管道系统在使用时，当气流进入管道内，通过磁性吸力消声片3时，磁性吸力消声片3中的振膜5与其背后封闭的吸声空腔2中的空气层形成共振系统，系统在共振频率附近具有较大的吸声作用，其共振频率由单位面积膜的质量、膜后吸声空腔2的空气层厚度、磁性吸力结构及膜的张力大小决定，磁性吸力消声片3实现消声作用，同时又能允许气流通过，有效降低管道内噪声。

综上所述，本实施例的管道消声器包括壳体1和磁性吸力消声片3，磁性吸力消声片3安装于壳体1上，磁性吸力消声片3内设有一吸声空腔2，吸声空腔2上设置有吸力结构，吸力结构具有负刚度，吸声空腔2的内腔空气具有正刚度，吸力结构与吸声空腔2的内腔空气之间并联，从而通过磁力负刚度的作用，实现低频吸声效果。该管道消声器与现有的管道消声器相比，能够实现在同样的空腔深度状态下，具有更加低频的消声特性，并且在同一吸声频段状态下，本实施例的管道消声器具有深度更小的吸声空腔2，从而具有更加紧凑的结构，使得采用本发明的管道消声器的管道系统具有更为优异的吸声效果；此外，本发明的管道消声器的结构简单紧凑，维修拆卸十分方便，便于维护和清理。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。