声学径向消音单元、消音模块及消音结构的制作方法

本实用新型涉及消音技术领域，特别涉及一种适用于低频噪音的消音单元及模块。

背景技术：

低频噪音通常是指频率在200赫兹(倍频程)以下的声音，主要涉及的发生源有压缩机、排风机，送风机、冷却水塔、锅炉、冷气器、变压器、洗衣机、冰箱、汽车、铁桥、隧道等。

对于低频噪音，例如具有波长为6.8m的50赫兹声音，在此50hz之下，一般声学材料的吸音系数低，其隔音量也低。若需要有较高的消音量，那么将需要大幅增加吸音材料的厚度，此时必然导致声学结构相对庞大，难以具体实施。近年来虽有声学超材料的发明，如发明名称为声能吸收超材料(申请号为cn201210490610.5)的专利，使得对于低频消音有较佳的改善，但是该等结构制造成本高，结构脆弱，频率范围较窄。

由上述可知，现有公知常识中，为了增加低频的消音量，传统上多是大幅增加消音腔的长度，或是以多腔室来增加消音器内部通道的弯曲阻隔数量来增加消音器宽频范围的消音量，但是这样将使得消音器长度变得很长或很高，既耗费材料，增加了消音器制作成本、也增加了运输和安装成本。过于突出的消音器高度也增加了抗强风压的难度，造成结构上的不稳定性。多腔室的设计也大幅增加了流体压力损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的是开发一种适宜于低频率噪音的消音单元，使其具有流体压力损失小，结构稳定，成本低廉的优点。

本实用新型通过如下的技术方案实现：

声学径向消音单元，包括：

第一孔板，其上具有至少一个第一孔洞；

第二孔板，其上具有至少一个第二孔洞，与所述的第一孔板相对设置；

侧壁，位于所述第一孔板与第二孔板之间，且与第一孔板及第二孔板共同组合成一个扁平的中空腔体结构，所述中空腔体结构内部形成消音腔；

所述消音腔的结构尺寸满足关系式：d≥0.8l，d＞l，d/d≥2.0，其中d为第一孔洞或第二孔洞的等效尺寸，d为消音腔主体横截面的等效尺寸，l为消音腔主体的等效长度。

一个可选的实施例中，所述腔体结构的横截面为圆形，所述的第一孔洞及第二孔洞也为圆形。

一个可选的实施例中，至少一个所述的第一孔洞与至少一个所述的第二孔洞同心布置。

一个可选的实施例中，该消音单元还包括一孔管，所述孔管连接在第一孔洞与第二孔洞之间，其上具有多个连通所述孔管与所述消音腔的穿孔，所述穿孔的孔径为3mm-6mm，所述穿孔的穿孔率为40％-50％。

消音模块，至少包括一个以上的声学径向消音单元，所述的声学径向消音单元依次串接组装在一起，各消音单元之间的孔洞相对应。这里所述的孔洞为第一孔洞及第二孔洞。

一个可选的实施例中，所述声学径向消音单元依规律从小到大串接组装在一起。

消音结构，由声学径向消音单元整体嵌入安装在建筑墙体中形成；或由消音模块部分或全部嵌入安装在建筑墙体中形成。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型将传统消音单元压缩为一个扁平状，并将消音腔的进出口尺寸、横截面的最大尺寸，消音腔的长度进行数据优化后，降低了流体压力损失，增大了低频噪音的传递损失，形成了一个适合低频噪音的消音单元。

2、本实用新型将消音单元串接组装后形成消音模块，该消音模块具有宽频高消音量的特点，且消音频宽可超越3个倍频带；成本低，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统消音器结构图；

图2为本申请消音单元的一个实施例结构示意图；

图3为本申请消音单元的另一个实施例结构示意图；

图4为本申请消音单元的另一个实施例结构示意图；

图5为本申请消音模块结构示意图；

图6为本申请消音单元的一个声学模拟实验图；

图7为本申请消音单元与现有传统消音单元声学模拟比较实验图；

图8为本申请消音模块的声学模拟试验图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子。

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。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

如图1所示，传统抗性消音器或是阻性消音器设计上，其消音腔主体长度l和消音腔出入口直径d的比例，也就是l/d>1，特别是为了增加低频的消音量，传统上多是大幅增加消音腔主体长度l，或是以多腔室来增加消音器内部通道的弯曲阻隔数量来增加消音器宽频范围的消音量，但是这样将使得消音器长度变得很长或很高，既耗费材料，增加了消音器制作成本、也增加了运输和安装成本。过于突出的消音器高度也增加了抗强风压的难度，造成结构上的不稳定性。多腔室的设计也大幅增加了流体压力损失，将明显降低发动机或风机的效率，

本申请实施例公开的声学径向消音单元100参照图2，该消音单元100为规则形状，

包括：

第一孔板10，其上具有至少一个第一孔洞11；

第二孔板20，其上具有至少一个第二孔洞21，与所述的第一孔板10相对设置；

侧壁30，位于所述第一孔板10与第二孔板20之间，且与第一孔板10及第二孔板20共同组合成一个扁平的中空腔体结构，所述中空腔体结构内部形成消音腔。

本实施例中，所述腔体结构的横截面为圆形，所述的第一孔洞11及第二孔洞21也为圆形。

可以理解的是，一个可变化的实施例中，所述的第一孔洞11至少为一个，同理，所述的第二孔洞21也至少为一个，所述的第一孔洞11与第二孔洞21全部或部分同心布置。图2仅给出了第一孔洞11及第二孔洞21为一个且同心布置的实施例，本领域技术在上述附图的启示下同样可扩展的其它的可变化情形，如图3所示的结构，第一孔洞11的数量为一个，第二孔洞21的数量为三个，其它的情形不再重复赘述。

参照图3，一个优选的实施例中，消音单元100还包括一孔管40，所述孔管连接10在第一孔洞11与第二孔洞21之间，其上具有多个连通所述孔管40与所述消音腔的穿孔，所述穿孔的孔径为3mm-6mm，所述穿孔的穿孔率为40％-50％。

可以理解的是，一个可变化的实施例为：所述孔管40的数量也可以依据第一孔洞11与第二孔洞21的数量相应的作出调整，孔管40上的穿孔孔径及穿孔率可依据消音单元的整体尺寸作出适应性调整。

参见图3，本申请实施例公开的消音单元100中，消音腔的结构尺寸满足关系式：d≥0.8l，d＞l，d/d≥2.0，其中d为第一孔洞或第二孔洞的等效尺寸，d为消音腔主体横截面的等效尺寸，l为消音腔主体的等效长度。

通常而言，上述等效尺寸由几个相应的实际数据尺寸等效而得，当消音单元100为规则的形状时，等效尺寸可为实际数据尺寸。等效尺寸与实际数据尺寸的换算关系为公知常识，可查阅相关教科书可得，本申请实施例不再详细说明。

本申请实施例给出的消音单元100的形状为扁平的圆柱状，所以下述的消音模块也以圆柱状为例说明，可以理解的是，该消音单元及消音模块并不限于上述的圆柱状，也可以是其它形状，如矩形或者其它的多边形结构。

本申请实施例所公开的消音模块200，至少包括一个以上的声学径向消音单元100，所述的声学径向消音单元100依次串接组装在一起，各消音单元100之间的孔洞相对应。所述声学径向消音单元100可以依规律从小到大串接组装在一起，也可以无规律的组装在一起。但通常兼顾安装的方便性及实用性，优选按照规律依次组接。

具体参见图5，图5示出了一种仅含有一个第一孔洞11及同时含有孔管40的消音模块200，该消音模块200由4个消音单元100组接而成，可以理解的是，如若消音单元100为多个，也是允许的。此外，当消音单元100为含有多个孔管40的结构形式时，实施例中给出的消音模块200也相应作出变化，本申请实施不再给出的单独的附图示例。

本申请实施例还给出了消音结构，该消音结构由前述的声学径向消音单元100整体嵌入安装在建筑墙体中形成；或由前述的消音模块200部分或全部嵌入安装在建筑墙体中形成。将消音单元或消音模块设于墙体内，利用消音腔具有扁平的特征，巧妙地结合建筑物，将墙体作为消音腔的一部分，使空间得到充分利用。

图6示出了某个异形的消音单元100的一组实验数据，其中d1为消音腔主体横截面上的一个方向的尺寸，d2为消音腔主体横截面上另一个方向的尺寸，d1和d2两个方向上尺寸可等效为d，即等效尺寸为d；同理，l1为消音腔主体长度的最大尺寸，l2为消音腔主体长度的最小尺寸，l1和l2的等效尺寸为l。

当消音腔主体横截面的d1固定为600mm，d2取200mm、250mm、300mm，l1取分别为200mm,300mm,500mm，l2取50mm时，组合成9种试验数据，消音量(传递损失)频谱计算结果如下图所表示，下图中横轴为频率hz，纵轴为消音量db。

改变d2,l1的比例关系(暂时固定d值)后，其相应的等效尺寸d及l也随着变化，为了方便表述，本实施例以相应的等效尺寸描述。

当d/l和d/d的比例逐渐增加分别超越一临界点时，消音单元100的声学纵向模态转换至声学径向模态，此时发生了模态异变，于低频范围产生了径向模态，此时极大幅度的提高了低频范围的消音量，比较传统消音单元的消音量，本实用新型消音器的消音量可额外增加20分贝。

图7示出了另一个异形的消音单元100的一组实验数据，其中：

本申请实施例取值为：d1＝700mm、d2＝200mm、l1＝200mm，l2＝20mm；

现有传统消音单元取值为：d1＝700mm、d2＝200mm、l1＝1000mm，l2＝20mm；

通过仅改变长度l1，可知，当声学模态产生横向或径向异变时，此时可以明显看出本申请实施例在低频范围的消音量远远高于传统消音单元的最大消音量约30分贝且具有较佳的带宽。

图8示出了本申请实施例的一种消音模块200的声学模拟实验数据，由图可知，该消音模块200在低频的消音量大幅增加到50db以上，并且本实施例不仅在低频范围具有较高的消音量，且具有较佳的带宽，可以透过不同消音单元100的组合设计，大幅增加消音器的带宽。

由上述可知：

本申请实施例舍弃了消音单元传统设计上的声学纵向模态消音，而采用了声学径向模态消音，也就是舍弃了传统上l>d，l>d的设计，而采用声学径向模态，消音单元本体外形为扁平形式的形状，也就是仅有在d>>l情形之下，声学径向模态体现较为明显。利用d/d的比例，可以控制主要的消音频率范围，对比于传统设计l>>d，本发明更是极大幅度的提高了低频范围的消音量。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。