专利名称：具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种离心风机，特别是涉及一种具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机。
背景技术：
目前离心风机都是由风机与蜗壳组成，其离心风机的噪声公害问题不仅引起了环保部门的关注，而且也引起了风机制造厂和使用单位的高度重视。为了消除风机的噪声人们在风机的蜗壳上敷设编织性纤维吸声材料，这样可以达到一定的吸声效果。但是，蜗壳内所敷设的纤维性吸声材料一般在有限厚度条件下(通常由于风机设备结构、尺寸所限)只适用于中、高频噪声的降噪，不易降低风机的低频峰值噪声，另一方面纤维性吸声材料很容易被风吹出，纤维性吸声材料吸入人体对人体健康是有害的。因此探寻降低离心叶轮机械气动辐射噪声的方法、发展高效低噪声离心风机已成为急待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于通过对离心风机蜗壳进行敷设柔性管束穿孔板共振吸声结构的声学处理，以期降低离心叶轮机械噪声中占主导地位的的两类主要辐射噪声(叶轮与蜗舌相互作用产生的叶片通过频率及其谐波旋转离散噪声和涡流宽带噪声)，拓宽吸声频带，增强对风机中、低频噪声的吸声量，同时克服了纤维性吸声材料被风吹出，且对人身健康和环境污染的缺点；从而提供一种结构紧凑、经济实用、降噪效果好的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型提供的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，包括一安装有风机叶轮的驱动电机、蜗壳、外壳，风机外壳通过法兰与驱动电机相联，其特征是还包括在蜗壳上设置管束式穿孔板共振吸声结构；所述的管束式穿孔板共振吸声结构包括一由穿孔板、底板和两侧板三者组成封闭空腔、及置于所述的封闭空腔内的管子排列成的管束，每一根管子与穿孔板上的小孔直径相同，且每一根管子的一开口端插入穿孔板上的孔洞内；并与之固定，另一端为开口端或封闭端，直接放置于封闭空腔内，其长度至少为所述的封闭空腔的腔深的0.5倍。
其中离心风机的蜗壳作为穿孔板，所述的穿孔板、底板和两侧板三者组成封闭空腔其腔深D＝10～500mm。
所述的穿孔板厚度t＝0.5～10mm，穿孔板上的小孔的排列一般为三角形排列或正方形排列，其小孔孔径d＝0.4～20mm，穿孔率σ＝0.5％～50％。
所述的管束为弯曲的柔性管束或可弯曲的硬质管，柔性管束的长度不受穿孔板共振吸声结构腔深的限制(可设计成长短不一，以调谐共振频率和改变不同频率下的吸声系)，其管束长度可远大于腔深。该结构利用管腔耦合共振吸声原理，增大其吸声系数和声阻，同时拓宽其吸声频带。柔性管束的长度不受穿孔板腔深的限制。若管束为柔性管束(如橡胶管、塑料管等)，则管束开口端一般无需固定；若管束为可弯曲的硬质管(如金属管、玻璃管及有机玻离管、陶瓷管等)，则管束开口端及管束中间位置为避免管束振动，可以适当方式加以固定。
所述的空腔内各管子与穿孔板的各个小孔相连，其连接方式可为粘接、焊接卡合、镶嵌和通过固定件连接均可。
本实用新型提供的具有管束式穿孔板共振吸声结构(包括管束式微穿孔板吸声结构)的离心风机从结构上来说，其突出特点在于可以减小穿孔板吸声结构共振腔腔深的尺寸，并能实现保持较高的吸声性能。穿孔板吸声结构空腔深度的减小，就为管束式穿孔板吸声结构在离心风机这种吸声空间受到限制的环境中的应用提供了条件和可能。
通过对离心风机蜗壳进行敷设柔性管束穿孔板吸声结构的声学处理，以期降低离心风机的辐射噪声。离心风机蜗壳上安装的管束穿孔板吸声结构如图1所示。
本实用新型的吸声原理是应用柔性管束穿孔板共振吸声结构对离心风机蜗壳进行的吸声处理，柔性管束穿孔板共振吸声结构将细长管共振和空腔共振结合起米，细长管束内透入声波后，一方面，空气分子振动时在管束内与管内壁产生摩擦，空气中的粘滞阻尼使声能变为热能；另一方面，细长管束本身有一定的共振频率，当入射声波的频率与管束共振频率接近时引起共振，管束内空气柱往复振动，声能被粘滞阻尼转化为热能；再一方面，空腔系统本身亦存在共振频率，从管束透入空腔的声波频率与空腔共振频率一致时，再次引起共振，管束内空气柱再次往复振动，声能又被粘滞阻尼转化为热能而耗散掉。由于管束较长，可远大于穿孔板腔深，管束内参与往复运动并受到粘滞阻尼的空气柱较传统穿孔板共振吸声结构小孔内的空气柱要多，声阻要大，并且受到两个共振频率的激励，不仅其吸收系数较传统穿孔板吸声结构要大，而且其吸声频带也要宽。该吸声结构细长管束一方面增加了穿孔板共振吸声结构的声阻，提高了吸声系数，另一方面使得共振吸声结构的共振频率向低频方向移动，从而增加了低频吸声效果。
本实用新型的优点在于本实用新型的应用柔性管束穿孔板共振吸声结构对离心式通风机的机匣包括蜗舌部位进行声学处理，离心风机大大地降低离心叶轮机械噪声中占主导地位的的两类主要辐射噪声，拓宽吸声频带，增强对风机中、低频噪声的吸声量，细长管束的嵌入一方面大大增加了穿孔板共振吸声结构的声阻，提高了吸声系数，另一方面使得共振频率向低频移动，同时细长管束的管共振与穿孔板共振吸声结构的腔共振相互耦合作用从而拓宽了传统穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。利用柔性管束可对共振峰和吸声频带进行调制。从风机降噪前后频谱对比不难看出不仅旋转离散噪声分量得到降低，而且涡流宽带噪声也得到抑制。同时由于风机蜗壳内侧曲率和蜗舌曲率半径保持不变，因此原型风机的空气动力性能开未受到较大的影响。同时克服了纤维性吸声材料被风吹出对人和环境造成的污染；该离心风机结构紧凑、经济实用、降噪效果好，如图3-5所示。
图1.本实用新型的管束式穿孔板共振吸声结构示意图图2.本实用新型的蜗壳上设置管束式穿孔板共振吸声结构的剖面图图3.本实用新型进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构声学处理前后，离心风机进口上方45°方向1m处测点1/3倍频程噪声谱对比；图中—实线为处理前(进气口)图中.......虚线为处理后(进气口)
图4.本实用新型进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构声学处理前后，离心风机出口上方45°方向1m处测点1/3倍频程噪声谱对比；图中—实线为处理前(排气口)图中.......虚线为处理后(排气口)图5.本实用新型进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构声学处理前后，离心风机气动性能对比；图中—实线为处理前图中.......虚线为处理后图面说明如下1-穿孔板(离心风机蜗壳) 2-管子3-风机叶轮 4-风机外壳5-锥台 6-底板7-小孔具体实施方式
实施例1本实施例按图1的管束式穿孔板共振吸声结构和图2所示的离心风机结构制作，用离心风机蜗壳做为穿孔板1，穿孔板1与底板6的两侧用侧板密封，穿孔板1厚度t＝0.5或10mm，穿孔板1上所穿的小孔7孔径d＝0.4～20mm均可以，穿孔率σ＝0.5％～50％；其中小孔7的排列为三角形排列。细长管2用橡胶管，橡胶管的直径与小孔7孔径d＝0.4～20mm相同，每一根管子2的一开口端套在穿孔板1上的孔洞上的锥台5上，并与之黏结固定，另一端为开口端，直接放置于封闭空腔内，其长度为封闭空腔的腔深的0.5倍。风机叶轮3同电机轴相连、风机外壳4通过法兰与电机相联，穿孔板1与风机外壳4之间的腔深D＝10～500mm，该空腔深度随蜗壳弯曲而有所变化。
实施例2小型离心通风机的电机输入功率为60W，转速为630转/分。风量400m3/h，叶轮直径为180mm.叶片数为57。管束式穿孔板共振吸声结构的几何结构参数为柔性细长管2内径di＝2.2mm，柔性长管用塑料管，其长度l＝450mm，穿孔板厚度t＝1.2mm，小孔孔径d＝2.2mm，穿孔率σ＝3.5％，其中小孔的排列为正方形排列；由于离心风机方形外壳内蜗壳的曲率变化，因此空腔深度D是变化的，从10mm到110mm。
分别在半消声室内和风机气动性能试验台上对离心通风机进行一系列声学和气动性能试验研究。对离心风机蜗壳进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构声学处理前后，离心风机进口和出口上方45°方向1m处测点的1/3倍频程噪声谱对比分别如图3和图4所示。离心风机进口上方45°方向1m处测点的A计权声压级由原先44.5dBA降至41.8dBA，管束式穿孔板共振吸声结构嵌入引起的降噪量为2.7dB。离心风机出口上方45°方向1m处测点的A计权声压级由原先44.0dBA降至41.9dBA，管束式穿孔板共振吸声结构嵌入引起的降噪量为2.1dB。
原型离心风机的声功率级为50.1dBA，在对离心风机蜗壳进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构声学处理后，离心风机的声功率级降至47.6dBA。
通过风机降噪前后频谱对比不难看出对离心风机蜗壳进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构声学处理后，不仅旋转离散噪声分量得到降低，而且涡流宽带噪声也得到一定程度的抑制。同时由于风机蜗壳内侧曲率和蜗舌曲率半径保持不变，因此原型风机的空气动力性能并未受到较大的影响，如图5所示。
权利要求1.一种具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，包括一安装有风机叶轮的驱动电机、蜗壳、外壳，风机叶轮同电机轴相连、外壳通过法兰与电机相联，其特征是还包括在蜗壳上设置管束式穿孔板共振吸声结构。
2.按权利要求1所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是所述的管束式穿孔板共振吸声结构包括一由穿孔板、底板和两侧板三者组成封闭空腔、及设置于所述的封闭空腔内的管子排列成的管束，每一根管子与穿孔板上的小孔直径相同，且每一根管子的一开口端插入穿孔板上的孔洞内；并与之固定，另一端为开口端或封闭端，直接放置于封闭空腔内，其长度至少为所述的封闭空腔的腔深的0.5倍。
3.按权利要求2所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是其穿孔板、底板和两侧板三者组成封闭空腔的腔深D＝10～500mm。
4.按权利要求2所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是所述的穿孔板厚度为0.5～10mm，穿孔板上的小孔的排列为三角形排列或正方形排列，其小孔孔径为0.4～20mm，穿孔率σ0.5％～50％。
5.按权利要求2所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是所述的管束为弯曲的柔性管束或可弯曲的硬质管，柔性管束的长度不受穿孔板共振吸声结构腔深的限制。
6.按权利要求2、5所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是所述的管束包括橡胶管、塑料管柔性管束，管束一端与穿孔板上的小孔连接，另一端为开口端，无需固定。
7.按权利要求2、5所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是所述的管束为可弯曲金属管、玻璃管、有机玻璃管或陶瓷管的硬质管，管束一端与穿孔板上的小孔连接，另一端固加以固定。
8.按权利要求2所述的具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机，其特征是所述的管束一端与穿孔板上的小孔连接，其连接方式为粘接、焊接、卡合、镶嵌或通过固定件连接。
专利摘要本实用新型涉及一种具有管束式穿孔板共振吸声结构的离心风机。它包括一安装有风机叶轮的驱动电机、蜗壳、外壳，风机叶轮同电机轴相连、外壳通过法兰与电机相联，还包括在蜗壳上设置管束式穿孔板共振吸声结构。该管束式穿孔板共振吸声结构由穿孔板、底板和侧板三者组成封闭空腔及管束构成；该穿孔板上开有小孔，每个小孔上连接一根管子，另一段为开口端，直接放置于封闭空腔内，管束与穿孔板小孔直径相同。本实用新型的细长管束的嵌入一方面大大增加了穿孔板共振吸声结构的声阻，另一方面使得共振频率向低频移动，同时细长管束的管共振与穿孔板共振吸声结构的腔共振相互耦合作用拓宽了穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。
文档编号F04D29/66GK2527764SQ0127979
公开日2002年12月25日 申请日期2001年12月30日 优先权日2001年12月30日
发明者吕亚东, 余永祥, 田静 申请人:中国科学院声学研究所