变截面消声器的制作方法

本实用新型属于气动噪声技术领域，更具体地说，是涉及一种变截面消声器。

背景技术：

四分之一波长管消声器是一种经典的抗式消声器，具有结构简单的优点，通过改变旁支管的长度，可以适应从高频到低频的消声频率区间，是一种经典的消声器结构。但经典的四分之一波长管消声器，在旁支管长度尺寸决定以后，其消声频率也就固定，而且四分之一波长管消声器的消声频率为窄频带消声，即其消声频率较窄，仅能对目标频率进行衰减，不能进行宽频消声。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种变截面消声器，以解决现有技术中存在的四分之一波长管不能进行宽频消声的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种变截面消声器，包括相对设置的第一截止频率面和第二截止频率面、相对设置的前壁和后壁以及过渡面，过渡面的其中两侧分别连接于所述第一截止频率面和第二截止频率面，所述过渡面的另外两侧分别连接于所述前壁和后壁，所述第一截止频率面的长度小于所述第二截止频率面的长度，所述第一截止频率面、第二截止频率面、前壁、后壁和过渡面围合形成具有声波入口的梯形腔消声器，所述过渡面与所述声波入口正对设置。

在一个实施例中，所述第一截止频率面和所述第二截止频率面在长度方向的其中一侧正对设置，在长度方向的另一侧错开设置，使消声器呈直角梯形状，所述过渡面倾斜设置。

在一个实施例中，所述第一截止频率面为平直面、半圆弧面或多边形面。

在一个实施例中，所述过渡面为平直面、波浪面或阶梯面。

在一个实施例中，所述前壁和后壁均为平直面且相互平行；或者，

所述前壁和所述后壁为波浪面或多个依次连接的半圆弧面，所述前壁和所述后壁的外切面相互平行。

在一个实施例中，所述前壁和所述后壁的半圆弧面的直径与所述第一截止频率面的宽度及所述第二截止频率面的宽度相同。

在一个实施例中，所述第一截止频率面的长度为h1，所述第二截止频率面的长度为h2，消声器的最大上截止频率为消声器的最小下截止频率为其中，c为声速。

在一个实施例中，所述第一截止频率面和所述第二截止频率面的宽度均为d，所述第一截止频率面和所述第二截止频率面之间的距离为l，l>1.5h2，且l>3d。

在一个实施例中，所述变截面消声器的传声损失其中，m为与主管截面积之比，

本实用新型提供的变截面消声器的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型变截面消声器呈梯形设置，包括相对设置的第一截止频率面和第二截止频率面、相对设置的前壁和后壁以及过渡面，过渡面正对设置有声波入口。由于第一截止频率面和第二截止频率面的长度不同，使该变截面消声器自第一截止频率面至第二截止频率面的截面不断变化，相当于具有多个长度不同的四分之一波长管消声器，因此可以宽频消声，而且不会影响气流流动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种变截面消声器；

图2为本实用新型实施例提供的第二种变截面消声器；

图3为本实用新型实施例提供的第三种变截面消声器；

图4为本实用新型实施例提供的第四种变截面消声器；

图5为本实用新型实施例的演变原理图；

图6为本实用新型实施例提供的变截面消声器和四分之一波长管实际传声损失曲线对比图。

其中，图中各附图标记：

100-四分之一波长管；1-变截面消声器；11a、11b、11c-第一截止频率面；12a、12b、12c-第二截止频率面；13-前壁；14-后壁；15a、15b-过渡面；16-声波入口。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的变截面消声器1进行说明。

实施例一：

请参阅图1，在变截面消声器的第一个实施例中，变截面消声器包括相对设置的第一截止频率面11a和第二截止频率面12a、相对设置的前壁13和后壁14，还包括过渡面15a，由五个面组成。上述五个面围合形成一个梯形腔消声器，需要说明是，该梯形腔消声器的各个面不一定是平面，只要组合形成的形状大致为梯形即可。该梯形腔消声器的其中一面呈开口状，为声波入口16，该声波入口16与过渡面15a相正对，声波入口16可与产生气流噪声的主管连接。第一截止频率面11a的长度小于第二截止频率面12a的长度，使该消声器自第一截止频率面11a至第二截止频率面12a的截面长度不断变化，即变截面消声器中变截面的含义，相应能够对应不同频率的消声，从而实现宽频消声。更具体地，根据抗式消声器的原理，抗式消声器能够降噪的频率与其长度有关，当抗式消声器的长度一定时，特定频率的声波进入抗式消声器中，声波在抗消声器中不断反射，与入射声波的相位相反，入射声波和反射声波相互抵消形成一个声压节点或者使入射声波的幅值降低，从而达到消音的目的。而本实施例中的变截面消声器，在气流的流入方向的长度逐渐变化，因此可以对应较宽频段的降噪，达到宽频降噪的目的，而且不会扰乱气流。

上述实施例的变截面消声器，由于第一截止频率面11a和第二截止频率面12a的长度不同，使该变截面消声器自第一截止频率面11a至第二截止频率面12a的截面不断变化，相当于具有多个长度不同的四分之一波长管100，因此可以宽频消声，而且不会影响气流流动。

请参阅图1，在该实施例中，第一截止频率面11a和第二截止频率面12a在长度方向的其中一侧正对设置，在长度方向的另一侧错开设置，使该消声器为直角梯形腔消声器，其中，过渡面15a倾斜设置。且第一截止频率面11a和第二截止频率面12a的正对一侧均为声波入口16一侧。这样，在该变截面消声器作为旁支管与需要消声的主管连接时，第一截止频率面11a和第二截止频率面12a均与主管垂直连接，可以更好地对主管内的气流噪声进行消声。

更具体地，请参阅图1，第一截止频率面11a和第二截止频率面12a相互平行，且均为平面，前壁13和后壁14相互平行且均为平面，过渡面15a也为平面。该实施例中的变截面消声器结构简单，便于加工制造。

实施例二：

请参阅图2，在变截面消声器的第二个实施例中，与实施例一的区别之处在于：第一截止频率面11b和第二截止频率面12b均为半圆弧面。在该实施例中，上述半圆弧面的直径可与第一截止频率面11b及第二截止频率面12b的宽度d相等，使该变截面消声器的上下两侧更接近于波长管100的形状(即圆弧表面)，消声效果更好。在其他实施例中，第一截止频率面和第二截止频率面的其中一个为半圆弧面，第一截止频率面和第二截止频率面的另外一个为平直面或多变形面。

实施例三：

请参阅图3，在变截面消声器的第三个实施例中，与实施例一的区别之处在于：第一截止频率面11c和第二截止频率面12c均为多边形面。在其他实施例中，第一截止频率面和第二截止频率面的其中一个为多边形面，第一截止频率面和第二截止频率面的另外一个为平直面或半圆弧面。当然，在其他实施例中，第一截止频率面和第二截止频率面也可为三角面、波浪面等，具体形状不作限定。

实施例四：

请参阅图4，在变截面消声器的第四个实施例中，与实施例一的区别之处在于：过渡面15b为波浪面，波浪面的波浪方向可以自第一截止频率面11a至第二截止频率面12a，也可以自前壁13至后壁14。在其他实施例中，过渡面也可为弧面、多变形面、三角面、阶梯状等形状。

实施例五：

在变截面消声器的第四个实施例中，与实施例一的区别之处在于：前壁和后壁为波浪面或者多个依次连接的半圆弧面，波浪面的波浪方向可以自第一截止频率面11a第二截止频率面12a也可以自声波入口16至过渡面15a。前壁和后壁的外切面相互平行。在其他实施例中，前壁13和后壁14也可为弧面、多变形面、三角面、阶梯状等形状。

更进一步地，实施例五中，前壁13和后壁14的半圆弧面的直径与第一截止频率面11a的宽度及第二截止频率面12a的宽度相同。在该实施例中，该变截面消声器的形状更接近于多个四分之一波长管100径向叠加形成的形状，消声特性更好，而且不会像波长管100叠加一样，影响气流流动。

请参阅图5，图5为四分之一波长管100演变为本实施例变截面消声器1的演变原理图。单根四分之一波长管100为管道式消声器，具有频率适应性广，结构简单，窄带消声等特点，但实际工业应用中，大多数情况下机器设备的运行是变化的，而随着运行工况的变化，主要的噪声频段发生变化，原本针对一种工况设计的消声器和有可能无法适用于另一种运行工况。在图5最左边的示意图中，为多根四分之一波长管100堆叠而成的模型，各根四分之一波长管100的长度依次变化，因此可以消除多种频率的噪声，实现宽频消声。但是，由于波长管100叠加的结构密集，对气流的流动干扰较大，不利于对气流消声。图5中间的示意图中，按照多根堆叠的四分之一波长管100的外形形成一个梯形结构，梯形结构与堆叠的波长管100形状类似。图3最后边的示意图中，消除各根波长管100的管壁，形成变截面消声器1。此种变截面消声器1结构简单，可以应用在气动噪声的宽频消声应用场景中，相比于单根四分之一波长管100消声器，变截面消声器1具有更好的宽频消声效果。

在上述任一变截面消声器的实施例中，第一截止频率面的长度为h1，第二截止频率面的长度为h2，h1的大小决定了该变截面消声器的消声上截止频率，h2的大小决定了该变截面消声器的消声下截止频率。更具体地，消声器的最大上截止频率为消声器的最小下截止频率为其中，c为声速。可根据用户的消声频段需求设置相应的h1和h2。

其中，第一截止频率面和所述第二截止频率面的宽度均为d，d的尺寸等效为四分之一波长管100消声远离公式中的旁支管直径，第一截止频率面和第二截止频率面之间的距离为l，即变截面消声器的宽度为l。l>1.5h2，且l>3d，使该变截面消声器等效为至少5个四分之一波长管100，能够具有较宽的消声频率和较好的消声效果。l>3d，即可以将变截面消声器等效成无数个连续且不同的腔体深度的四分之一波长管100。

另外，使用本实施例中的变截面消声器时，对于某一频率的启动噪声的传声损失其中，m为波长管以d为直径的圆截面面积与主管截面积之比，即与主管截面积之比，

请参阅图6，图6为变截面消声器1和四分之一波长管100实际传声损失曲线对比图，实线为四分之一波长管100消声器的传声损失曲线，虚线为变截面消声器1的传声损失曲线。其中，图6曲线的横坐标为频率，纵坐标为传声损失。由实线和虚线的传声损失对比，可以明显的看出，变截面消声器1所能够衰减的频段更宽，四分之一波长管100消声器所能衰减的频段较窄。更具体地，图6中使用的变截面消声器1具体参数为：h1＝26mm，h2＝29mm，l＝19mm，d＝5mm,目标消声频率为3150hz；图6中使用的四分之一波长管100具体参数：旁支管直径5mm，旁支管长度26mm，目标消声频率为3150hz。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。