低流阻宽频带复合式水管路消声器的制造方法
【专利摘要】本实用新型分开了一种低流阻宽频带复合式水管路消声器，包括输水管和消声器外壳，在消声器外壳内的输水管外侧还设置有分隔管，分隔管与输水管之间形成膨胀腔，在消声器外壳与分隔管之间所形成的腔室被腔室分隔壁分隔成共振腔和蓄能腔；共振腔通过共振颈管与输水管相连通；该蓄能腔内至少设置有一蓄能器，在与蓄能腔对应的分隔管的管壁上设有分隔管穿孔；在所述输水管管内中段位置设置有节流环，在节流环前后侧的输水管的管壁上均设有输水管穿孔。该复合式水管路消声器，不仅能实现宽频消声，而且具有低流体流动阻力的特点，广泛适用于各种水管路消声中，尤其是船舶、舰艇等的通海水管路系统消声中。
【专利说明】低流阻宽频带复合式水管路消声器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种消声技术装备，尤其涉及用于抑制水管路系统动力噪声的消声器。
【背景技术】
[0002]水管路系统在电力、石化等各类工业装置，以及船舶、舰艇和日常生活中广泛应用；振动噪声是管路系统中普遍存在的问题。在舰艇及民用船舶上存在各种程度的管道噪声，如进排水管路噪声、船舶通海管噪声等等。而对于潜艇而言，由于艇内空间狭小，管道噪声问题尤为突出，不仅影响船舶的隐蔽性，而且会对海洋声学环境产生较大影响。
[0003]管路系统中各类水泵在工作状态下，由于周期性吸排水的工作特点，在管路内不可避免地产生较强的流体动力性噪声，这类噪声呈现出明显的低频线谱和中高频的连续谱特点。另一方面，当管路内的水流经阀门和弯头时还将产生较强的水动力性噪声，且以中高频成分为主。这两种噪声将沿管路传播，并由管口辐射到周围环境中，形成管口噪声辐射。为获得管口附近比较安静的声学环境，需要在管路上安装消声器。良好的消声器设计需要覆盖声级较高的主要频带，并对不同的频段结合降噪要求达到所需的降噪量，从而实现声学意义上的优化设计。此外，水管路消声器设计除需满足消声指标要求外，还应做到流动阻力低，结构上满足强度要求和工作状态要求等。
[0004]现有的水动力消声器主要是由空气消声器演化而来的扩张式、共振式等抗性消声结构以及蓄能器，一方面由于水管路中的水噪声和空气噪声具有不同的介质，其消声机理也存在较大差异，空气消声器并不完全适用水消声；另一方面在水管路系统中，除由泵和阀门等主要噪声源产生的低频噪声，还存在中高频噪声，很难通过单一消声模式进行足够的衰减。因而在现有管路中安装的水管路消声器，往往存在消声频带窄，难以覆盖声级较高的噪声频带，并且容易在管路中形成较大的流动阻力。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低流阻宽频带复合式水管路消声器，它不仅结构合理、流动阻力低，而且能实现对水管路的宽频带消声。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型的低流阻宽频带复合式水管路消声器，包括输水管和消声器外壳，该输水管穿过消声器外壳壳体而固定连接于消声器外壳上，在所述消声器外壳内的输水管外侧还设置有分隔管，分隔管与输水管之间形成膨胀腔，在消声器外壳与分隔管之间所形成的腔室被腔室分隔壁分隔成共振腔和蓄能腔；该共振腔位于输水管的进水端一侧，共振腔通过共振颈管与输水管相连通；蓄能腔位于输水管的出水端一侧，该蓄能腔内至少设置有一蓄能器，在与蓄能腔对应的分隔管的管壁上设有分隔管穿孔；在所述输水管管内中段位置设置有节流环，在节流环前后侧的输水管的管壁上均设有输水管穿孔。
[0007]所述共振颈管为连通共振腔和输水管的圆形管。
[0008]所述蓄能器为充气气囊。所述蓄能腔内至少设置有二蓄能器，各蓄能器具有不同的充气压力，且每一蓄能器被蓄能腔分隔板所分隔。
[0009]圆环状的节流环固定设置于输水管的管内壁上，该节流环的横截面为等腰形。
[0010]所述输水管穿孔和分隔管穿孔的孔径均为6 — 20mm ;输水管穿孔段的穿孔率为15% — 30% ;分隔管穿孔段的穿孔率为15% — 30%。
[0011]所述输水管、分隔管及消声器外壳的管壳均为圆形管，且管中心线均处于同一直线上。
[0012]在上述结构中，由于在输水管管中设有节流环，且在节流环前后侧的输水管壁上均设有输水管穿孔，节流环使输水管中的部分流体从前侧输水管穿孔流出而进入膨胀腔后，再经过节流环后侧的输水管穿孔回流到输水管的管道中，在结构中，一方面通过流道的突扩膨胀和收缩，声波在膨胀和收缩管道截面的突变造成该通道内声阻抗的突变，使声波传播方向发生改变，在管道内发生反射和干涉现象，从而有效地实现中、低频噪声的消声；节流环后侧输水管的突扩也形成中低频噪声的消声。更重要的是节流环使流体往复穿过节流环前后两侧的穿孔，穿孔的阻尼作用将声能转化为热能而耗散，大大降低了噪声脉动，输水管上的穿孔在流体粘性作用下产生阻尼实现对高频噪声的消声。又由于本实用新型中共振腔和共振颈管构成一 Helmholtz旁支型共振式消声器结构，当声音在输水管中传播到共振腔颈管与输水管交叉处时，由于声阻抗突变，使部分声能反射回去，一部分声能传入颈管和共振腔而消耗能量；尤其当声波频率与共振腔固有频率接近或相等时，将激起共振，共振腔吸收和消耗大量声能，对水泵叶频噪声具有良好的衰减能力，这种Helmholtz共振式消声器具有结构简单、消声量高和压力损失小的特点。还由于在蓄能腔内置有蓄能器，且与蓄能腔对应的分隔管壁上设有穿孔，采用蓄能器组抑制低频压力脉动，各个蓄能器充装不同压力的氮气，当水流压力高于蓄能器充气压力时，水通过蓄能器孔进入到本体与隔膜形成的容腔中，隔膜收缩，吸收水流中高于平均流量的脉动部分；当水流压力低于蓄能器充气压力时，隔膜扩张，容腔中水流从蓄能器孔流入管道中，补充低于平均流量的脉动部分，从而实现水流压力脉动的衰减。也由于本实用新型中输水管采用直通式结构，不仅可以做到流动阻力低，而且有效地防止海生物的生长，并且能方便地清理管中杂物，从而实现了高、中、低频带的宽频消声，且流动阻力低。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本实用新型低流阻宽频带复合式水管路消声器作进一步详细说明。
[0014]图1是本实用新型低流阻宽频带复合式水管路消声器一种【具体实施方式】的剖面结构示意图。
[0015]图中，I一进水端、2—输水管、3—消声器外壳、4一共振颈管、5—分隔管、6—共振腔、7—腔室分隔壁、8—节流环、9 一蓄能腔、10—蓄能腔分隔板、11 一蓄能器、12—分隔管穿孔、13—输水管穿孔、14一膨胀腔、15—出水端。
【具体实施方式】
[0016]在图1所示的低流阻宽频带复合式水管路消声器中，消声器外壳3由圆管段和两端端板组成，圆管段和端板通过焊接而相互固定连接成消声器外壳壳体。圆管结构的输水管2依次穿过消声器外壳3前、后两端的端板而固定连接于消声器外壳3的壳体上,在输水管2的两端还可分别固定安装连接法兰(图中未示出)，以便将该消声器串联于水管路上。在消声器外壳3内还固定设置有分隔管5，该分隔管5位于输水管5的外侧，分隔管5呈圆管结构，两管端分别固定连接于消声器外壳3的两端板上。在分隔管5与输水管2之间形成环形的膨胀腔14 ;在消声器外壳3与分隔管5之间所形成的环形的腔室被腔室分隔壁7分隔成共振腔6和蓄能腔9。
[0017]环绕于分隔管5外周的共振腔6呈圆环结构，其位于输水管2的进水端I 一侧，该共振腔6通过共振颈管4与输水管2相连通。该共振颈管4是连通共振腔6和输水管2 —根或若干根圆形直管。设计时可以根据水泵叶频噪声频率确定该Helmholtz共振器的结构尺寸和固有频率，使其固有频率与叶频率噪声频率相同或相近，实现消声量最大。
[0018]在输水管2管内中段位置的管壁上固定设置有节流环8，节流环8采用圆环结构，其外径与输水管2的内径相适应，节流环8的内径为流道圆孔，节流环8的横截面为等腰形，以减轻流道阻力。在该节流环8前、后两侧的输水管2的管壁上均设有输水管穿孔13。在节流环8的作用下，从输水管2进水端I进入的流体一部分穿过节流环前侧的穿孔进入膨胀腔后，再经过节流环后侧穿孔回流到输水管，最后从出水端15流出；另一部分流体则直接穿过节流环而沿输水管也从出水端15流出。
[0019]同样环绕于分隔管5外周的蓄能腔9位于输水管2的出水端15 —侧，该蓄能腔9又被蓄能腔分隔板10分隔成两个腔室，在每个腔室中各设置一蓄能器11，蓄能器11为充满氮气的软胶气囊。气囊中的气体不限于氮气，但以惰性气体为宜。气囊中充满氮气且具有不同的气体压力，以吸收平抑不同频率和振幅的脉动噪声。基于此，蓄能腔9根据消声频率的不同，还可以在蓄能腔9内置若干个气囊式蓄能器11，如叁个、肆个、或更多个。在与蓄能腔9对应的分隔管5的管壁上设有分隔管穿孔12，以便流体进入到蓄能腔中，该分隔管穿孔12还兼具阻尼消声作用。
[0020]在本实施例中，输水管穿孔13和分隔管穿孔12的孔径优先选择为6mm — 20mm ；输水管穿孔段的穿孔率优先选择为15% — 30%，同样分隔管穿孔段的穿孔率也优先选择为15%一30%,输水管2、分隔管5及消声器外壳3管壳的圆管中心线均处于同一直线上，即三管同轴。
【权利要求】
1.一种低流阻宽频带复合式水管路消声器，包括输水管(2)和消声器外壳(3)，该输水管(2)穿过消声器外壳(3)壳体而固定连接于消声器外壳(3)上，其特征在于:在所述消声器外壳(3)内的输水管(2)外侧还设置有分隔管(5)，分隔管(5)与输水管(2)之间形成膨胀腔(14)，在消声器外壳(3)与分隔管(5)之间所形成的腔室被腔室分隔壁(7)分隔成共振腔(6 )和蓄能腔(9 );该共振腔(6 )位于输水管(2 )的进水端(I) 一侧，共振腔(6 )通过共振颈管(4)与输水管(2)相连通；蓄能腔(9)位于输水管(2)的出水端(15)—侧，该蓄能腔(9)内至少设置有一蓄能器(11)，在与蓄能腔(9)对应的分隔管(5)的管壁上设有分隔管穿孔(12);在所述输水管(2)管内中段位置设置有节流环(8)，在节流环(8)前后侧的输水管(2)的管壁上均设有输水管穿孔(13)。
2.根据权利要求1所述的低流阻宽频带复合式水管路消声器，其特征在于:所述共振颈管(4)为连通共振腔(6)和输水管(2)的圆形管。
3.根据权利要求1所述的低流阻宽频带复合式水管路消声器，其特征在于:所述蓄能器(11)为充气气囊。
4.根据权利要求1所述的低流阻宽频带复合式水管路消声器，其特征在于:所述蓄能腔(9)内至少设置有二蓄能器(11)，各蓄能器(11)具有不同的充气压力，且每一蓄能器(11)被蓄能腔分隔板(10)所分隔。
5.根据权利要求1所述的低流阻宽频带复合式水管路消声器，其特征在于:圆环状的节流环(8)固定设置于输水管(2)的管内壁上，该节流环(8)的横截面为等腰形。
6.根据权利要求1所述的低流阻宽频带复合式水管路消声器，其特征在于:所述输水管穿孔(13)和分隔管穿孔(12)的孔径均为6 — 20mm ;输水管(2)穿孔段的穿孔率为15%—30% ;分隔管(5)穿孔段的穿孔率为15% — 30%。
7.根据权利要求1所述的低流阻宽频带复合式水管路消声器，其特征在于:所述输水管(2)、分隔管(5)及消声器外壳(3)的管壳均为圆形管，且管中心线均处于同一直线上。
【文档编号】F16L55/027GK203927230SQ201420317398
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】季振林, 梅冬生, 梅东兴 申请人:江苏业安环保设备科技有限公司