消音装置、雾化器、消音装置以及消声装置螺旋体设计方法

消音装置、雾化器、消音装置以及消声装置螺旋体设计方法
【专利摘要】本发明提供一种消音装置及具有消音装置的雾化器，以及该消音装置及其螺旋体的设计方法，该消音装置由消音装置管道、消音装置连接头、消音装置螺旋体、消音装置定位塞组成；消音装置螺旋体设置在消音装置管道内部，该消音装置一端连接于外接设备的进气孔，另一端通过所述连接头连接于压缩机进气管道，形成一条相通的进气管道。本发明对空气压缩式雾化器压缩机工作时的气流噪音有明显改善以及降低，并且对压缩机本身气压流量影响不大，简单操作，易于生产组装。
【专利说明】
消音装置、雾化器、消音装置以及消声装置螺旋体设计方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种进气管处安装使用的消音装置，应用于通风类设备中，尤其涉及 一种应用于雾化器压缩机进气管道的噪音消音装置。
【背景技术】
[0002] 随着生活用、医疗用雾化设备的不断推广，雾化器在生活中的各个领域中的应用 不断增加，而雾化器对于改善室内空气环境以及医疗应用，大众对于雾化器的质量要求不 断提高。在各类雾化器中，压缩式雾化器由于其不需要冷却水，日常维护、操作简单方便，携 带方便等原因，在日常生活中使用最为广泛。
[0003] 但是，由于压缩式雾化器采用机械结构及压缩空气，实现液体或药物的雾化，并且 其应用与用户的生活环境及自身又比较紧密，因此，其噪音的控制也一直是对雾化器的要 求之一。在现有技术中，在例如申请号为CN201320815517.7的申请中，一般的消音管道类设 备，往往是采用内径大于进气、排气管道的设置，或者采用在消音管道内壁再加设旋片的结 构，而这类设计方式，虽然通过增大内径或空间，实现对空气压力的环节，以减小噪音，但 是，其对压缩空气的压力影响较大，在对设备精密度要求较高的雾化器中，将直接影响雾化 效果;而采用设计结构复杂的消音管道，又会大大提高雾化器的成本。
[0004]此外，对于常规的消音装置设计，往往是根据一定量的试验获取一满足降低噪音 要求的设计数据，大部分依靠设计者的经验，而这并不能很好地解决消音装置在设计中的 精确性问题，并且，由于现有的消音装置需要适应的设备范围越来越广，要求消音装置在设 计中更应该兼具灵活性的特点，以实现快速的基于不同设备的优化的方案设计。
[0005] 因此，提供一种设计简单，对雾化器空气压力无不良影响，又成本低廉的消音装 置，以及设计一种能够快速适应不同应用场合或设备的消音装置设计方法，成为了当务之 急。

【发明内容】

[0006] 为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种空气压缩式雾化器消 音装置，该消音装置结构简单，易于安装，消音效果好，价格低廉。具体而言，本发明的技术 方案如下：
[0007] 雾化器消音装置，其特征在于:所述消音装置由消音装置管道、消音装置连接头、 消音装置螺旋体、消音装置定位塞组成;所述消音装置螺旋体设置在消音装置管道内部，消 音装置管道一端安装有所述消音装置连接头，所述消音装置螺旋体一端紧贴所述消音装置 连接头，所述消音装置螺旋体截面直径等于或大于所述消音装置管道内径;在所述消音装 置管道内部，并且紧贴所述消音装置螺旋体的另一端，设置有所述消音装置定位塞;所述消 音装置一端连接于外接设备的进气孔，另一端通过所述连接头连接于压缩机进气管道，形 成一条相通的进气管道。
[0008] 雾化器消音装置，其特征在于:所述消音装置由消音装置管道、消音装置连接头、 消音装置螺旋体组成;所述消音装置螺旋体设置在消音装置管道内部，消音装置管道一端 安装有所述消音装置连接头，所述消音装置螺旋体一端紧贴所述消音装置连接头，所述消 音装置螺旋体截面直径等于或大于所述消音装置管道内径;所述消音装置一端连接于外接 设备的进气孔，另一端通过所述连接头连接于压缩机进气管道，形成一条相通的进气管道。
[0009] 优选的，所述消音器螺旋体长度短于所述消音器管道;或者所述消音器螺旋体由 环保PP塑胶料注塑成型。
[0010] 优选的，所述消音器连接头两头设计成锥形。
[0011] 优选的，所述消音器螺旋体中心设置有中柱;螺旋体横截面为圆形。
[0012 ] 优选的，所述消音器螺旋体长度为2Omm~4 5mm、直径2mm~I Omm、螺旋体牙距为2mm ~7.5mm、中柱直径为0.2mm~5mm;优选的，所述消音器螺旋体的长度为34.2mm、螺旋体牙距 为4.9mm、中柱直径2mm。
[0013] 优选的，所述消音器组装尺寸为长为60mm~120mm，外径为3mm~15mm;优选的尺寸 为:长为IOOmm，外径为7.5mm。
[0014] 优选的，所述消音器管道内孔直径为2mm~10mm、外径为3mm~15mm、长度为45mm~ 105mm;优选的，所述消音器管道内孔直径为6_、外径围10_、长度为65_。
[0015] 优选的，所述消音器连接头长度为IOmm~30mm、内孔直径为2mm~6mm、两头设计成 最大部尺寸为直径5mm~8mm、斜度为0.5°~5°的锥形;优选的，所述消音器连接头长度为 20mm、内孔直径为4mm、两头设计成最大部尺寸为直径7.1mm、斜度为1.5°的锥形。
[0016]优选的，所述消音器螺旋体靠近连接头一端，设计有胶位，用以固定螺旋体位置。 [0017]优选地，所述消音装置螺旋体靠近连接头一端，设计有胶位，用以固定螺旋体位 置。
[0018] 优选地，所述消音装置定位塞外圆设置为锥形，易于安装，不易脱落。
[0019] 优选地，所述消音装置螺旋体、消音装置管道、消音装置连接头、消音装置定位塞 中的至少之一，采用模具注塑成型。
[0020] 在另一个方面，本发明还提供了一种雾化器，其包含有如上所述的雾化器消音装 置。
[0021] 优选地，所述雾化器包括外壳，以及设置在外壳中的压缩机、控制电路、至少一个 雾化口、电磁阀、调压阀；该电磁阀设置在该雾化口上，控制电路与电磁阀连接，实现对各个 雾化口的开关控制。
[0022] 优选地，该调压阀连接在压缩机与雾化口之间，以对压缩机的压缩气压进行调节。 更为优选的，该调压阀可以采用电磁式或其他可控式，并且与控制电路连接，通过控制电路 对压缩机的压缩气压实现调节。
[0023]优选地，该压缩机的进气口设置有空气过滤网，该过滤网可以采用HEPA滤网等，以 对进入空气进行过滤。
[0024] 优选地，该雾化器还设置有一个雾化盒，该雾化盒用于盛放需要雾化的药品等，该 雾化盒通过一管道连接在雾化口上。
[0025] 优选地，该雾化盒的管道上还设置有一开关装置，用以控制药物的进入量或进入 速度，并且在不需要使用时，完全关闭该管道，放置药物流出。
[0026] 优选地，该雾化盒的管道与雾化口之间是可拆卸的，例如两者之间可以是插接结 构、卡和结构等结构，从而方便雾化盒取换药物及清洗等使用。
[0027] 在又一个方面，本发明还提供了一种可以适用于上述消音装置的设计中的设计 方法，具体而言，该方法包括以下步骤：
[0028] 步骤1、根据消音装置的使用环境，选定需要关注的参数，所述参数至少包含气压 比、入口音量、出口音量;所述气压比为消音设备出口气压与入口气压的比值；
[0029]步骤2、依据实际使用要求，确定所述参数的约束条件；
[0030] 步骤3、依据步骤1、步骤2，确定消音装置设计中的待优化参数，所述待优化参数至 少包含螺旋体长度、螺旋体齿距、消音装置管道直径；
[0031] 步骤4、建立所述参数及待优化参数样本数据库，通过神经网络方式，建立参数与 待优化参数之间的函数模型，并对该函数模型进行拟合，建立拟合函数；
[0032]步骤5、依据步骤4中的拟合函数，获取所述待优化参数的最优设计方案。
[0033]优选地，所述步骤4中的神经网络，以所述待优化参数以及气压比、入口音量为输 入，以所述出口音量为输出；
[0034] 其出口音量可表示如下：
[0035] S〇=ffiP+ff2Si+ff3L+ff4M+ff5 Φ
[0036] 其中，W1SW^权重，P为气压比，Si为入口音量，L为消音设备螺旋体长度，M为消音 设备螺旋体齿距，Φ为消音设备管道直径，一般指管道的内径；
[0037]约束条件至少包含：
[0038] P2P'，P'为允许的最大气压降幅；Φ < Φ2, (^、(})2分别为消音设备管道直 径安装中允许的最大值与最小值。此外，在上述的各个参数中，往往入口音量在同一类型设 备中呗设置为固定值，这样有助于在该类设备中统一最终设计的优化的消音设备方案；当 然，该入口音量也可以设置为一个以经验值或实验值为基础的范围值，这样作为设计输入， 可以获得适应性更强的消音设备的设计方案，因此，此时，该入口音量也可以设置为一约束 条件。
[0039] 优选地，所述步骤4中的神经网络具体步骤如下：
[0040] (1)初始化种群;令Zbi和Ζ?=(Ζη，Ζ?2,...石以分别为粒子i曾经达到的最佳适应 度值及其对应于D维空间中的位置，Y b和Yi =( Yil，Yi2，...，YiD )τ分别为群体中所有粒子曾经 达到的最佳适应度值及其对应位置。则调整规则为：
[0041 ] vid(t+l) =vid(t)+Ciri(t) (Zid(t)-xid(t) )+〇2Γ2(?) (Ygd(t)-xid(t)), i = I, - --N
[0042] xid(t+1) =Xid(t)+vid(t+l)，i = l，...N
[0043] 其中，i表示第i个粒子;d表示粒子的第d维;t表示第t代;Cl，C2为学习常数，在0~ 2间取值;ri~U (0,1)和Γ2~U (0,1)为两个相互独立的随机数；
[0044] 计算每个粒子在当前位置处的适应度值F1
[0045] 初始化 Zbi 和 Yb = Zbi = Fi
[0046] Yb=mim(Fi ,F2, . . . ,Fn)
[0047] (2)更新粒子速度和位置;在每次迭代过程中，各粒子按步骤(1)更新位置和速度，
[0048] 如果vid>vd max，取Vid = Vd max;
[0049] 如果xid>xd max，取Xid = Xd max;
[0050] (3)更新ZbdPYb，对每个粒子，将其适应度值与所经历过的最好的适应度值进行比 较，如果适应度值更低，用当前位置更新个体历史最好位置；
[0051] (4)当满足输出总误差的要求时，即终止计算;否则跳转到步骤(2)。
[0052] 优选地，所述步骤(4)的输出总误差为：
[0053]
[0054]其中，dk为针对样本k的各待优化参数及气压比、入口音量，ak为神经网络第k个样 本下的输出。上述的总输出误差，是基于该优化设计中使用的神经网络结构而进行的优选， 该方案可以最大限度地接近实际应用中的人耳噪音感受，以提高用户的真是体验。
[0055] 此外，本发明还提供了一种基于上述消音装置的螺旋体设计方法，所述方法包括 以下步骤：
[0056] 步骤1、测量消音装置进气端噪音值；
[0057] 步骤2、测量不同的消音装置螺旋体参数组，及该参数组对应的消音装置出气端的 噪音值；
[0058] 步骤3、依据所述步骤2中的测量结果，获取离散点；
[0059] 步骤4、对所述步骤3中的离散点，采用函数拟合法建立消音装置出气端的噪音值 与消音装置的所述参数组之间的函数关系。
[0060] 优选地，所述参数组至少包括所述螺旋体的长度及所述螺旋体的齿距。
[0061] 上述步骤4中的函数关系，可以是噪音值、螺旋体长度、齿距三者之间的任意函数 关系，该拟合方法则可以通过多种方式获得，而在不同的拟合方式下获得的不同函数关系， 则可以求解其不同的极值来得到最优的设计。
[0062] 优选地，所述步骤4之后，还包括:步骤5、依据所述函数关系，求取函数的极值或满 足预设条件的范围。该极值可以是极大值或极小值，或局部极值，或者满足一定条件下的一 取值范围等，在满足其他的限定条件下，例如因消音装置管道的内径而限定的螺旋体的截 面直径等限定条件，可以适用的螺旋体的长度、齿距设计组合，均可以视为符合要求的设计 尺寸。需要说明的是，该步骤5不是必要的步骤，本领域技术人员可以通过建立的函数关系， 采用不同的方式获得优选的设计方案或者允许的设计值，而采用极值求取或满足预设条件 的范围的方式，仅是对该函数关系的一种利用方式，而非唯一获得优化设计方案的方式。 [0063]优选地，该满足条件的取值范围可以是，例如消音装置出气端的噪音值的最大允 许值作为预设条件，当函数中，使得该噪音值小于等于该预设条件的螺旋体长度、齿距设置 值，均可以作为可适用的设计尺寸。
[0064]优选地，所述函数关系为
[0065] Fb = f (Cj，Lx )，其中，Fb出气端的噪音值，f为函数，Cj为消音装置螺旋体的齿距，Lx 为消音装置螺旋体的长度。该函数关系仅作为一个较为理想的函数关系表达式，从而可以 将Fb的最小化作为直接的设计目的，从而得到螺旋体长度和齿距的较佳设计方案。当然，本 领域技术人员应当明了，该函数关系也可以是以噪音值为自变量之一的函数关系，而该些 设计均应视为落入本发明的保护范围之内。
[0066]优选地，在上述函数关系表达式的基础上，求取所述函数关系的极小值，并对所述 极小值进行筛选，获取对应的消音装置螺旋体的齿距及长度，即为优选的设计值。类似地， 该筛选需要对极小值的合理范围进行筛选，例如，该极小值对应的出气端噪音值不可能为 负值，因此，对于该噪音值为负值的极小值，可以直接剔除。
[0067] 优选地，步骤4中的曲线拟合方式，可以采用二次曲线拟合、B样条曲线拟合、最小 二乘拟合等，拟合函数可以采用指数函数、对数函数、幂函数等。
[0068] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0069] 1、本品对空气压缩式雾化器压缩机工作时的气流噪音有明显改善以及降低，并且 对压缩机本身气压流量影响不大。
[0070] 2、本品适用于各种不同型号的空气压缩机以及雾化器外壳，且不对压缩机以及雾 化器原设计造成影响。
[0071] 3、简单操作，易于生产组装，本品制造成本较现有的其他消音方案更低廉。
【附图说明】
[0072] 图1为本发明实施例的消音装置整体结构示例图；
[0073] 图2为本发明实施例的消音管道示例图；
[0074] 图3为本发明实施例的消音装置连接头示例图；
[0075] 图4为本发明实施例的消音装置螺旋体示例图；
[0076] 图5为本发明实施例的消音装置定位塞示例图；
[0077] 图6为本发明实施例的消音装置螺旋体及齿距确定方法流程图；
[0078] 图7为本发明实施例的消音装置螺旋体设计方法流程图；
[0079]图8为本发明实施例的消音装置的拆解结构图。
【具体实施方式】
[0080] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或【具体实施方式】，是本 发明为进一步解释具体的
【发明内容】
而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间 均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实 施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的 具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理 解。
[0081] 以下，对该消音装置的各个部件结合附图进行详细的说明，应当指出的是，本发明 实施例中的各个部件的具体尺寸仅作为例举或优选的实施方式，作为示例而用，不应将该 些具体的尺寸数值作为本发明的限定范围理解。
[0082] 实施例1:
[0083]如图1所示，并结合图8的拆解结构图，本发明外形尺寸可设置为Φ 10*70.5mm，而 该外径与长度是可以根据适用的雾化器尺寸不同而进行调整的，例如外径还可以是Φ 5_ ~30mm，长度可以是I Omm~120mm等。
[0084]全套消音装置由四个组件组成，分别为消音装置管道、消音装置连接头、消音装置 螺旋体和消音装置定位塞;消音装置螺旋体设置在消音装置管道内，消音装置管道一端安 装消音装置连接头，另一端，在消音装置螺旋体的末端，安装定位塞，定位塞也设置在消音 装置管道内部。该消音装置一端连接于雾化器外壳进气孔，另一端通过连接头连接于压缩 机进气硅胶软管，形成一条相通的进气管道。
[0085] 在一个具体的实施方式中，该消音装置螺旋体一端紧贴消音装置连接头，另一端 紧贴消音装置定位塞。
[0086] 在一个具体的实施方式中，该消音装置螺旋体长度短于消音装置管道，从而使得 定位塞可以很好地在管道内部对消音装置螺旋体实现固定作用。
[0087]如图2所示，为消音器管道，该管道可设置为一根内孔直径在2mm~10mm，优选地， 例如可以设置为Φ 6mm;外径可以设置为3mm~15_，优选地可这只为例如Φ IOmm;长可以依 据具体的消音要求以及设备尺寸要求设置，例如可以设置总长度为45mm~105mm，优选地， 例如可以设置为60_的硅胶软管、65_的PVC软管等，此尺寸基本通用各类压缩栗及雾化器 外壳，颜色可采用透明、白色、黑色等。此外，该管道也可以采用硅胶以外的其他材料制作， 例如铝合金金属等，此处不以此作为限定而用。
[0088]在一个具体的实施方式中，所述消音器组装尺寸可以为长为60mm~120mm，外径为 3mm ~15mm 〇
[0089] 如图3所示，为消音器连接头，由ABS塑胶料或其他材料注塑成型，可设置为长10_ ~30mm，内孔Φ 2mm~6mm。在一个优选的实施例中，可具体设置为长20mm，内孔Φ 4mm，装于 消音器管道一端，两头设计成具有一斜度的锥形，该锥形的斜度可以是满足方便安装和不 易脱落要求的任意度数，例如可以是两头设计成最大部尺寸为直径5mm~8mm，斜度为0.5° ~5°的锥形;在一个优选的实施例中，可以具体设置为最大部尺寸为Φ 7. Imm斜度为1.5° 的锥形，此设计易于安装硅胶软管，且装入之后不易脱落，本组件主要用于连接消音器管道 和压缩机进气硅胶软管。当然，如果将该消音器连接使用于其他不同的进气系统管道中，该 连接头尺寸可以进行适应性调整。
[0090] 如图4所示，为消音装置螺旋体，由PVC塑胶料、硅胶材料或其他材料注塑成型，在 一个具体的实施方式中，具体尺寸可以设置为长度20mm~45mm，螺旋体牙距为2mm~7.5mm， 中柱可以在满足支撑螺旋体稳定性要求的情况下，以尽量减小对形成的流道截面积为优， 可以将中柱设置为0.2mm~5_。
[0091] 在一个优选的实施例中，具体消音装置螺旋体尺寸可以设置为长34.2mm，截面直 径Φ 6mm，牙距4.9mm，中柱Φ 2mm，中柱尺寸为Φ 2mm既能保证螺旋体的稳定性，不易变形，又 不影响螺旋流道的截面积，装于消音装置管道内，主体靠近消音装置连接头一端。本螺旋体 为主要消音装置组件，它把原有的直通式气流经由螺旋体消音装置结合管道内壁所形成的 螺旋型流道转换为螺旋气流，对进气流的冲撞起到缓冲作用，降低噪音源、改善噪音刺耳音 色，并让换气盒内部阀片拍打换气盒塑胶体时所产生的噪音在传出时能于螺旋体内得到消 减、吸收，从而达到消音和改善噪音污染的效果。
[0092] 本组件规格尺寸经过实验和论证，长度过长会降低压缩机气压过多，达2Psi以上， 长度过短对噪音污染的改善不明显，仅IdB左右，优选地，一个最佳的尺寸设计为:34.2mm为 最佳长度，本组件牙距为4.9_;螺旋体于硅胶管形成的螺旋流道截面积不能小于压缩机进 气孔的截面积，过大对噪音污染的改善不明显，仅IdB左右，牙距过小会消耗压缩机气压流 量过多，达3Psi以上。本组件放置于消音装置管道的位置尤为重要，在靠近连接头一端设计 有高2mm的胶位，用以固定螺旋体位置，以免进气吸力把螺旋体吸入连接头，导致堵死进气 孔。本组件的材质优选地，可以选择用PVC，软胶使本品的适用性更广，不会折断，便于机壳 内组装时各种折弯要求，本组件硬度设计为80°-90°，确保在安装和使用消音装置过程中不 易变形、堵住进气流道。
[0093] 如图5所示，示例为本发明消音器定位塞，由ABS塑胶料或其他材料注塑成型，在一 个具体的实施方式中，其尺寸可以设置为外径Φ 2.2mm~10.5mm，内孔1.5mm~8.5mm，厚度 Imm~10_。在一个更为优选的实施例中，可以将该消音器定位塞的具体尺寸设置为外径Φ 6.93mm，内孔Φ 4mm，厚度2.29mm，本品装于消音器管道内，主要用于固定、限定消音器螺旋 体所处的位置，以免在周转，运输或装配时管内的螺旋体掉出，失去消音功能。同时防止螺 旋体滑向靠近外壳进气口从而导致消音效果下降，本品外圆为锥形，易于安装，不易脱落。
[0094] 在一个具体的实施方式中，上述的消音装置的各个部件，例如消音装置螺旋体，可 以采用模具注塑成型。
[0095] 实施例2:
[0096]为对本发明的产品外形及结构有更加细化的解释，下面以一更加具体的实施例作 为例子，对本发明技术方案进行阐述。
[0097] 本品外形尺寸可具体设置为Φ 10*75.5mm，全套消音装置由四个组件组成，一端连 接于雾化器外壳进气孔，另一端通过连接头连接于压缩机进气硅胶软管，形成一条相通的 进气管道。
[0098] 组件1:消音装置管道，可具体设置为一根内孔Φ 6mm外径Φ IOmm长65mm的硅胶软 管，此尺寸基本通用各类压缩栗及雾化器外壳，颜色可采用透明、白色、黑色。
[0099]组件2 :消音装置连接头，由ABS塑胶料注塑成型，可具体设置为长20mm，内孔Φ 4mm，装于消音装置管道一端，两头设计成最大部尺寸为Φ 7. Imm斜度为1.5°的锥形，此设计 易于安装硅胶软管，且装入之后不易脱落，本组件主要用于连接消音装置管道和压缩机进 气硅胶软管。
[0100] 组件3:消音装置螺旋体，由PVC塑胶料注塑成型，可具体设置为长35 · 2mm，Φ 6mm， 牙距4 · 9mm，中柱Φ 2mm(中柱尺寸为Φ 2mm既能保证螺旋体的稳定性，不易变形，又不影响螺 旋流道的截面积），装于消音装置管道内，主体靠近消音装置连接头一端。本螺旋体为主要 消音装置组件，它把原有的直通式气流经由螺旋体消音装置结合管道内壁所形成的螺旋型 流道转换为螺旋气流，对进气流的冲撞起到缓冲作用，降低噪音源改善噪音刺耳音色，并让 换气盒内部阀片拍打换气盒塑胶体时所产生的噪音在传出时能于螺旋体内得到消减，从而 达到消音和改善噪音污染的效果。
[0101] 本组件规格尺寸经过实验和论证，长度过长会降低压缩机气压过多，达2Psi以 上，长度过短对噪音污染的改善不明显，仅IdB左右，34.2mm为最佳长度，本组件牙距为 4.9mm，螺旋体于硅胶管形成的螺旋流道截面积不能小于压缩机进气孔的截面积，过大对噪 音污染的改善不明显，仅IdB左右，牙距过小会消耗压缩机气压流量过多，达3Psi以上。本组 件放置于消音装置管道的位置尤为重要，在靠近连接头一端设计有高2_的胶位，固定螺旋 体位置，以免进气吸力把螺旋体吸入连接头，堵死进气孔。本组件的材质选择用PVC，软胶使 本品的适用性更广，不会折断，硬度设计为80°，使安装和使用过程中不易变形堵住进气流 道。
[0102]组件4:消音装置定位塞，由ABS塑胶料注塑成型，可具体设置为外径Φ 6.4mm，内孔 Φ4.2mm，厚度5.Omm，本品装于消音装置管道内，主要用于固定限定消音装置螺旋体所处的 位置，以免在周转，运输或装配时管内的螺旋体掉出，失去消音功能。
[0103] 实施例3:
[0104] 在又一个具体的实施例中，本发明的产品还可通过如下具体方式进行设置。
[0105] 本品外形尺寸可具体设置为Φ 10*75.5mm，全套消音装置由四个组件组成，一端连 接于雾化器外壳进气孔，另一端通过连接头连接于压缩机进气硅胶软管，形成一条相通的 进气管道。
[0106] 组件1:消音装置管道，可具体设置为一根内孔Φ 6mm外径Φ IOmm长65mm的硅胶软 管，此尺寸基本通用各类压缩栗及雾化器外壳，颜色可采用透明、白色、黑色。
[0107] 组件2 :消音装置连接头，由ABS塑胶料注塑成型，可具体设置为长20mm，内孔Φ 4mm，装于消音装置管道一端，两头设计成最大部尺寸为Φ 7. Imm斜度为1.5°的锥形，此设计 易于安装硅胶软管，且装入之后不易脱落，本组件主要用于连接消音装置管道和压缩机进 气硅胶软管。
[0108] 组件3:消音装置螺旋体，由硅胶注塑成型，可具体设置为长35.2mm，Φ 6mm，牙距 4.9mm，中柱Φ 2mm(中柱尺寸为Φ 2mm既能保证螺旋体的稳定性，不易变形，又不影响螺旋流 道的截面积），装于消音装置管道内，主体靠近消音装置连接头一端。本螺旋体为主要消音 装置组件，它把原有的直通式气流经由螺旋体消音装置结合管道内壁所形成的螺旋型流道 转换为螺旋气流，对进气流的冲撞起到缓冲作用，降低噪音源改善噪音刺耳音色，并让换气 盒内部阀片拍打换气盒塑胶体时所产生的噪音在传出时能于螺旋体内得到消减，从而达到 消音和改善噪音污染的效果。
[0109] 本组件规格尺寸经过实验和论证，长度过长会降低压缩机气压过多，达2Psi以上， 长度过短对噪音污染的改善不明显，仅IdB左右，35.2mm为最佳长度，本组件牙距为4.9mm， 螺旋体于硅胶管形成的螺旋流道截面积不能小于压缩机进气孔的截面积，过大对噪音污染 的改善不明显，仅IdB左右，牙距过小会消耗压缩机气压流量过多，达3Psi以上。本组件放置 于消音装置管道的位置尤为重要，在靠近连接头一端设计有高2mm的胶位，固定螺旋体位 置，以免进气吸力把螺旋体吸入连接头，堵死进气孔。本组件的材质选择用硅胶，软胶使本 品的适用性更广，不会折断，硬度设计为80°，使安装和使用过程中不易变形堵住进气流道。
[0110] 组件4:消音装置定位塞，由ABS塑胶料注塑成型，可具体设置为外径Φ 6.4mm，内孔 Φ4.2mm，厚度5.0mm，本品装于消音装置管道内，主要用于固定限定消音装置螺旋体所处的 位置，以免在周转，运输或装配时管内的螺旋体掉出，失去消音功能。
[0111] 实施例4:
[0112] 在又一个具体的实施例中，本发明还提供了一种雾化器，该雾化器包含了上述实 施例1中所例举的消音装置。
[0113] 在一个具体的实施方式中，该雾化器包括外壳，以及设置在外壳中的压缩机、控制 电路、至少一个雾化口、电磁阀、调压阀；该电磁阀设置在该雾化口上，控制电路与电磁阀连 接，实现对各个雾化口的开关控制。
[0114] 在又一个具体的实施方式中，该调压阀连接在压缩机与雾化口之间，以对压缩机 的压缩气压进行调节。更为优选的，该调压阀可以采用电磁式或其他可控式，并且与控制电 路连接，通过控制电路对压缩机的压缩气压实现调节。
[0115] 在一个具体的实施方式中，该压缩机的进气口设置有空气过滤网，该过滤网可以 采用HEPA滤网等，以对进入空气进行过滤。
[0116] 在一个具体的实施方式中，该雾化器还设置有一个雾化盒，该雾化盒用于盛放需 要雾化的药品等，该雾化盒通过一管道连接在雾化口上。
[0117] 在一个具体的实施方式中，该雾化盒的管道上还设置有一开关装置，用以控制药 物的进入量或进入速度，并且在不需要使用时，完全关闭该管道，放置药物流出。
[0118] 在一个具体的实施方式中，该雾化盒的管道与雾化口之间是可拆卸的，例如两者 之间可以是插接结构、卡和结构等结构，从而方便雾化盒取换药物及清洗等使用。
[0119] 实施例5:
[0120] 在一个更为具体的实施例中，本发明还提供了一种可以适用于上述消音装置的设 计中的设计方法，具体而言，该方法包括以下步骤：
[0121] 步骤1、根据消音装置的使用环境，选定需要关注的参数，所述参数至少包含气压 比、入口音量、出口音量;所述气压比为消音设备出口气压与入口气压的比值；
[0122] 步骤2、依据实际使用要求，确定所述参数的约束条件；
[0123] 步骤3、依据步骤1、步骤2，确定消音装置设计中的待优化参数，所述待优化参数至 少包含螺旋体长度、螺旋体齿距、消音装置管道直径；
[0124] 步骤4、建立所述参数及待优化参数样本数据库，通过神经网络方式，建立参数与 待优化参数之间的函数模型，并对该函数模型进行拟合，建立拟合函数；
[0125] 步骤5、依据步骤4中的拟合函数，获取所述待优化参数的最优设计方案。
[0126] 在一个具体的实施方式中，所述步骤4中的神经网络，以所述待优化参数以及气压 比、入口音量为输入，以所述出口音量为输出；
[0127] 其出口音量可表示如下：
[0128] S〇=ffiP+ff2Si+ff3L+ff4M+ff5 Φ
[0129] 其中，W1SW^权重，P为气压比，Si为入口音量，L为消音设备螺旋体长度，M为消音 设备螺旋体齿距，Φ为消音设备管道直径；
[0130]约束条件至少包含：
[0131] P2P'，P'为允许的最大气压降幅；(HS φ < φ2, (^、(})2分别为消音设备管道直 径安装中允许的最大值与最小值。此外，在上述的各个参数中，往往入口音量在同一类型设 备中呗设置为固定值，这样有助于在该类设备中统一最终设计的优化的消音设备方案；当 然，该入口音量也可以设置为一个以经验值或实验值为基础的范围值，这样作为设计输入， 可以获得适应性更强的消音设备的设计方案，因此，此时，该入口音量也可以设置为一约束 条件。
[0132] 在一个具体的实施方式中，所述步骤4中的神经网络具体步骤如下：
[0133] (1)初始化种群;令Zbi和Ζ?=(Ζη，Ζ?2，...石以分别为粒子i曾经达到的最佳适应 度值及其对应于D维空间中的位置，Y b和Yi =( Yil，Yi2，...，YiD )τ分别为群体中所有粒子曾经 达到的最佳适应度值及其对应位置。则调整规则为：
[0134] vid(t+l) =vid(t)+Ciri(t) (Zid(t)-xid(t) )+〇2Γ2(?) (Ygd(t)-xid(t)), i = I, - --N
[0135] xid(t+l) =xid(t)+vid(t+l), i = l, - --N
[0136] 其中，i表示第i个粒子;d表示粒子的第d维;t表示第t代;Cl，C2为学习常数，在0~ 2间取值;ri~U (0,1)和r2~U (0,1)为两个相互独立的随机数；
[0137] 计算每个粒子在当前位置处的适应度值F1
[0138] 初始化 Zbi 和 Yb = Zbi = Fi
[0139] Yb=mim(Fi,F2, . . . ,Fn)
[0140] (2)更新粒子速度和位置;在每次迭代过程中，各粒子按步骤(1)更新位置和速度，
[0141] 如果vid>vd max，取Vid = Vd max;
[0142] 如果xid>xd max，取Xid = Xd max;
[0143] (3)更新ZbdPYb，对每个粒子，将其适应度值与所经历过的最好的适应度值进行比 较，如果适应度值更低，用当前位置更新个体历史最好位置；
[0144] (4)当满足输出总误差的要求时，即终止计算;否则跳转到步骤(2)。
[0145] 在一个具体的实施方式中，所述步骤(4)的输出总误差为：
[0146]
[0147] 其中，dk为针对样本k的各待优化参数及气压比、入口音量，ak为神经网络第k个样 本下的输出。上述的总输出误差，是基于该优化设计中使用的神经网络结构而进行的优选， 该方案可以最大限度地接近实际应用中的人耳噪音感受，以提高用户的真是体验。
[0148] 实施例6:
[0149] 此外，如图7所示，在一个具体的实施例中，本发明还提供了一种基于上述消音装 置的螺旋体设计方法，所述方法包括以下步骤：
[0150] 步骤1、测量消音装置进气端噪音值；
[0151] 步骤2、测量不同的消音装置螺旋体参数组，及该参数组对应的消音装置出气端的 噪音值；
[0152] 步骤3、依据所述步骤2中的测量结果，获取离散点；该离散点，可以是例如在同一 坐标系中建立起的噪音值、螺旋体长度、螺旋体齿距三者作为坐标值的点，或者可以通过建 立上述三者之间的对应关系表，以方便拟合曲线的方式标注离散点，当然，也可以采用本领 域中其他的可用方式，获得该离散点；
[0153] 步骤4、对所述步骤3中的离散点，采用函数拟合法建立消音装置出气端的噪音值 与消音装置的所述参数组之间的函数关系。
[0154] 在一个具体的实施方式中，该参数组至少包含螺旋体的长度和螺旋体的齿距等， 当然，还可以包含其他的参数，例如螺旋体的中柱直径、螺旋体截面直径等等。该些在上述 螺旋体长度、齿距基础上，添加的或更改的其他螺旋体的尺寸、设计参数，均应当视为落入 本发明的保护范围之内，该些添加或更改属于本领域技术人员在本发明的技术方案下的常 规替换。
[0155] 在一具体的例子中，上述步骤4中的函数关系，可以是例如噪音值、螺旋体长度、齿 距三者之间的任意函数关系，该拟合方法则可以通过多种方式获得，而在不同的拟合方式 下获得的不同函数关系，则可以求解其不同的极值来得到最优的设计。
[0156] 在一个具体的实施方式中，所述步骤4之后，还包括:步骤5、依据所述函数关系，求 取函数的极值或满足预设条件的范围。该极值可以是极大值或极小值，或局部极值，或者满 足一定条件下的一取值范围等，在满足其他的限定条件下，例如因消音装置管道的内径而 限定的螺旋体的截面直径等限定条件，可以适用的螺旋体的长度、齿距设计组合，均可以视 为符合要求的设计尺寸。需要说明的是，该步骤5不是必要的步骤，本领域技术人员可以通 过建立的函数关系，采用不同的方式获得优选的设计方案或者允许的设计值，而采用极值 求取或满足预设条件的范围的方式，仅是对该函数关系的一种利用方式，而非唯一获得优 化设计方案的方式。
[0157] 在一个具体的实施方式中，该满足条件的取值范围可以是，例如消音装置出气端 的噪音值的最大允许值作为预设条件，当函数中，使得该噪音值小于等于该预设条件的螺 旋体长度、齿距设置值，均可以作为可适用的设计尺寸。
[0158] 在一个具体的实施方式中，所述函数关系为
[0159] Fb = f (Cj，Lx )，其中，Fb出气端的噪音值，f为函数，Cj为消音装置螺旋体的齿距，Lx 为消音装置螺旋体的长度。该函数关系仅作为一个较为理想的函数关系表达式，从而可以 将Fb的最小化作为直接的设计目的，从而得到螺旋体长度和齿距的较佳设计方案。当然，本 领域技术人员应当明了，该函数关系也可以是以噪音值为自变量之一的函数关系，而该些 设计均应视为落入本发明的保护范围之内。
[0160] 在一个具体的实施方式中，在上述函数关系表达式的基础上，求取所述函数关系 的极小值，并对所述极小值进行筛选，获取筛选后的极小值对应的消音装置螺旋体的齿距 及长度，即为优选的设计值。
[0161] 在一个具体的实施方式中，步骤4中的曲线拟合方式，可以采用二次曲线拟合、B样 条曲线拟合、最小二乘拟合等，拟合函数可以采用指数函数、对数函数、幂函数等。
[0162] 下面以一个优选的曲线拟合方式对本发明的设计方案进行更为详细的说明，该例 子中，螺旋体的参数组仅以螺旋体长度、螺旋体齿距为例：
[0163] 对一定数量的不同螺旋体长度、螺旋体齿距组合下，对应的消音装置出气端的噪 音值进行测量，获得一组对应值，然后在例如一个统一的三维坐标系中建立起该些测量值 的离散点，该坐标系可以是例如以螺旋体长度为X轴，以螺旋体齿距为y轴，以出气端噪音值 为Z轴的。
[0164] 在建立该些离散点之后，用最小二乘法拟合出上述离散点的曲线：
[0166]其中，a，b，c，d，e，f，g，h，i和m是曲线系数，当有k个离散点时，则系数矩阵为kX 10 矩阵，然后通过最小二乘法拟合出上述曲线。
[0167] 当获取上述拟合曲线后，求取上述拟合曲线中的z轴方向（即噪音值方向）的极小 值或满足预设条件的范围，需要说明的是，由于该噪音值不可能为负值，只可能无限接近〇 值，因此，该极小值及满足预设条件的范围必然在z周的正向范围内，因此，提出掉不满足上 述要求的极小值，其余值在满足噪音值的允许范围之内的，均可以作为优选的螺旋体长度 和螺旋体齿距的设计值。
[0168] 当然，本领域技术人员应当明了，该设计值需要进行进一步筛选，以符合实际的生 产需要，例如，应当满足长度不能够太长，否则会造成安装不变等，因此，可以给螺旋体长度 和螺旋体齿距再额外加入一预设值范围的限定，从而在该限定范围内的曲线极值，可以作 为优选的设计数据。
[0169] 实施例7:
[0170] 在又一个具体的实施例中，本发明的产品还可通过如下具体方式进行设置。
[0171]关于前面所述实施例中示出的1-3中的消声器，均包括消声器定位塞这一部件，在 生产以及试验过程中发现，当去除该消音器定位塞后，该消声器依然可以实现如实施例1-3 中产品所达到的技术效果，即同样能够实现气流噪音有明显改善以及降低，并且对压缩机 本身气压流量影响不大。且当该消声器除去该定位塞后，在实际加工生产中节约了材料成 本及工艺，使得该消声器的生产效率提高、节省了成本。
[0172] 因此，本实施例提供的优选另一方案为，一种空气压缩式雾化器消音器，所述消 音器由消音器管道、消音器连接头、消音器螺旋体组成;所述消音器螺旋体设置在消音器管 道内部，消音器管道一端安装有所述消音器连接头，所述消音器螺旋体一端紧贴所述消音 器连接头;所述消音器一端连接于外接设备的进气孔，另一端通过所述连接头连接于压缩 机进气管道，形成一条相通的进气管道。
[0173] 其中该方案中的消声器的消音器管道、消音器连接头、消音器螺旋体部件的自身 结构、尺寸、加工工艺以及他们之间的尺寸、结构关系与前述实施例1-3的完全相同，在此不 再进行 赘述。
[0174]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 雾化器消音装置，其特征在于:所述消音装置由消音装置管道、消音装置连接头、消 音装置螺旋体、消音装置定位塞组成； 所述消音装置螺旋体设置在消音装置管道内部，消音装置管道一端安装有所述消音装 置连接头，所述消音装置螺旋体一端紧贴所述消音装置连接头，所述消音装置螺旋体截面 直径等于或大于所述消音装置管道内径； 在所述消音装置管道内部，并且紧贴所述消音装置螺旋体的另一端，设置有所述消音 装置定位塞； 所述消音装置一端连接于外接设备的进气孔，另一端通过所述连接头连接于压缩机进 气管道，形成一条相通的进气管道。2. 雾化器消音装置，其特征在于:所述消音装置由消音装置管道、消音装置连接头、消 音装置螺旋体组成； 所述消音装置螺旋体设置在消音装置管道内部，消音装置管道一端安装有所述消音装 置连接头，所述消音装置螺旋体一端紧贴所述消音装置连接头，所述消音装置螺旋体截面 直径等于或大于所述消音装置管道内径； 所述消音装置一端连接于外接设备的进气孔，另一端通过所述连接头连接于压缩机进 气管道，形成一条相通的进气管道。3. 根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于:所述消音器螺旋体长度短于所述消 音器管道;或者所述消音器螺旋体由环保PP塑胶料注塑成型。4. 根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于:所述消音器连接头两头设计成锥形。5. 根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于:所述消音器螺旋体中心设置有中柱； 螺旋体横截面为圆形。6. 根据权利要求5所述的消音器，其特征在于:所述消音器螺旋体长度为2 0 mm~4 5 mm、 直径2mm~10mm、螺旋体牙距为2mm~7 · 5mm、中柱直径为0 · 2mm~5mm;优选的，所述消音器螺 旋体的长度为34.2mm、螺旋体牙距为4.9mm、中柱直径2mm。7. 根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于:所述消音器组装尺寸为长为60mm~ 120mm，外径为3mm~15mm;优选的尺寸为:长为100mm，外径为7.5mm。8. 根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于:所述消音器管道内孔直径为2mm~ 10mm、外径为3mm~15mm、长度为45mm~105mm;优选的，所述消音器管道内孔直径为6mm、外 径围10mm、长度为65mm。9. 根据权利要求5所述的消音器，其特征在于:所述消音器连接头长度为10 mm~3 0 mm、 内孔直径为2mm~6mm、两头设计成最大部尺寸为直径5mm~8mm、斜度为0.5°~5°的锥形;优 选的，所述消音器连接头长度为20mm、内孔直径为4mm、两头设计成最大部尺寸为直径 7.lmm、斜度为1.5°的锥形。10. 根据权利要求1或2所述的消音器，其特征在于：所述消音器螺旋体靠近连接头一 端，设计有胶位，用以固定螺旋体位置。11. 一种雾化器，其特征在于，包括如权利要求1~10中任一项所述的雾化器消音装置。12. -种消音装置设计方法，适用于权利要求1~10中任一所述的消音装置的设计中， 其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1、根据消音装置的使用环境，选定需要关注的参数，所述参数至少包含气压比、入 口音量、出口音量;所述气压比为消音设备出口气压与入口气压的比值； 步骤2、依据实际使用要求，确定所述参数的约束条件； 步骤3、依据步骤1、步骤2,确定消音装置设计中的待优化参数，所述待优化参数至少包 含螺旋体长度、螺旋体齿距、消音装置管道直径； 步骤4、建立所述参数及待优化参数样本数据库，通过神经网络方式，建立参数与待优 化参数之间的函数模型，并对该函数模型进行拟合，建立拟合函数； 步骤5、依据步骤4中的拟合函数，获取所述待优化参数的最优设计方案。13. -种消音装置螺旋体设计方法，适用于权利要求1~10中任一所述的消音装置中， 其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1、测量消音装置进气端噪音值； 步骤2、测量不同的消音装置螺旋体参数组，及该参数组对应的消音装置出气端的噪 音值； 步骤3、依据所述步骤2中的测量结果，获取离散点； 步骤4、对所述步骤3中的离散点，采用函数拟合法建立消音装置出气端的噪音值与消 音装置的所述参数组之间的函数关系。
【文档编号】A61M11/00GK105845120SQ201610346087
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】翟芳芳
【申请人】翟芳芳