一种消声器的制作方法

1.本发明属于降噪技术领域，更具体地，涉及一种消声器。


背景技术：

2.消声器可用于家电、汽车、航天、电子等各行业内的噪声消除，相关的消声器对环境噪音的适应性较差，噪音消除效果不佳。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种消声器，以解决如何提高消声器的消声效率的技术问题。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.本发明实施例提供一种消声器，包括：
6.本体，设有多个吸声腔体，每个所述吸声腔体在第一方向的一端敞口，在每个所述吸声腔体的另一端设有与所述吸声腔体连通的第一通孔；
7.多个活塞，每个所述活塞对应伸入一个所述吸声腔体内，以封闭对应的所述吸声腔体；每个所述活塞可在所述第一方向移动；
8.其中，所述多个吸声腔体包括多个体积的吸声腔体。
9.一些实施例中，所述本体包括：
10.底壁，所述底壁开设所述第一通孔；
11.侧壁，围绕所述底壁沿第一方向设置，所述侧壁一端形成所述敞口；
12.分隔板，相对的两端分别连接所述侧壁且所述分隔板与所述底壁抵接，以形成多个所述吸声腔体。
13.一些实施例中，每个相邻所述吸声腔体的体积所对应的吸声频率的峰值相差50-100hz。
14.一些实施例中，所述多个吸声腔体在所述第一方向的高度相等，所述多个吸声腔体在垂直所述第一方向的横截面的面积呈设定规律变化。
15.一些实施例中，所述多个吸声腔体呈阵列的形式排列设置，所述吸声腔体的横截面包括矩形、圆形、三角形及菱形中的一种或多种。
16.一些实施例中，在所述吸声腔体的横截面设置为矩形的情况下，每排所述吸声腔体的横截面的长度相等，每排所述吸声腔体的横截面的宽度逐渐减小；每列所述吸声腔体的横截面的宽度相等，每列所述吸声腔体的横截面的长度逐渐减小。
17.一些实施例中，还包括：
18.多个压电陶瓷片，每个所述压电陶瓷片设置在所述活塞靠近所述吸声腔体的底壁的一端，所述底壁与所述敞口相对。
19.一些实施例中，所述消声器还包括：
20.盖板，所述盖板设置在所述本体的靠近所述敞口的一侧且在所述第一方向上与所
述敞口间隔；
21.多个连接件，每个连接件的一端对应连接一个所述活塞，每个连接件的另一端与所述盖板连接；
22.其中，所述连接件可相对所述盖板绕第一方向转动，以带动对应的所述活塞沿所述第一方向移动。
23.一些实施例中，所述连接件包括：
24.螺栓头，可相对所述盖板绕第一方向转动；
25.螺纹杆，固定在在所述螺栓头的一端且沿所述第一方向延伸，所述螺纹杆设置外螺纹；所述螺纹杆的另一端与对应的所述活塞螺纹连接。
26.一些实施例中，所述螺栓头远离所述螺纹杆的一端开设凹槽以带动所述螺栓头绕第一方向转动。
27.一些实施例中，所述消声器还包括：
28.固定板，与所述盖板远离所述敞口的一侧固定连接，螺栓头还穿过所述固定板，所述螺栓头设置有在第二方向突出的凸起部，所述凸起部在所述第一方向的两端分别抵靠所述固定板和所述盖板，所述第二方向垂直所述第一方向。
29.一些实施例中，多个所述第一通孔的横截面的面积设置有多个值。
30.本发明实施例提供了一种消声器，该消声器包括本体和多个活塞，本体设有多个吸声腔体，吸声腔体在第一方向的一端敞口，在每个吸声腔体的另一端设有与吸声腔体连通的第一通孔，每个活塞对应伸入一个吸声腔体内，以封闭对应的吸声腔体，每个活塞可在第一方向移动，多个吸声腔体包括多个体积的吸声腔体。本发明实施例通过将多个吸声腔体包括多个体积的吸声腔体，使得每个吸声腔体的固有频率不一样，能够吸收较宽频段的噪音，且通过对每个活塞相对吸声腔体的位置进行调节，能够实现对吸声腔体的固有频率的微调，从而提高消声器的环境适应性，以提高噪音的吸收效率。
附图说明
31.图1为本发明实施例的消声器的在一种状态下的结构示意图；
32.图2为本发明实施例的消声器的立体图；
33.图3为本发明实施例的消声器的爆炸图；
34.图4为本发明实施例的消声器的剖视图；
35.图5为本发明实施例的消声器的仰视图；
36.图6为本发明实施例的消声器的在另一种状态下的结构示意图；
37.图7为本发明实施例的连接件的结构示意图。
38.附图标记说明：
39.1、本体；11、吸声腔体；12、敞口；13、第一通孔；14、底壁；15、侧壁；16、分隔板；2、活塞；21、底壁；3、压电陶瓷片；4、盖板；5、连接件；51、螺栓头；52、螺纹杆；511、凹槽；512、凸起部；6、固定板。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明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发明，并不用于限定本发明。
41.在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。
42.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\...”仅仅是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“外”、“内”均为正常使用状态时的方位，“左”、“右”方向表示在具体对应的示意图中所示意的左右方向，可以为正常使用状态的左右方向也可以不是。
43.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。“多个”表示大于或等于两个。
44.本发明实施例提供一种消声器，该消声器可应用于家电、汽车、航天、电子等各行业内的噪声消除及声能回收利用。需要说明的是，本发明实施例的应用场景类型并不对本发明实施例的消声器产生限定。
45.如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种消声器，该消声器包括本体1和多个活塞2。本体1设有多个吸声腔体11，每个吸声腔体11在第一方向的一端敞口12，需要说明的是，第一方向可以是绝对坐标系下的任意方向，例如，第一方向可以是绝对坐标系中的竖直方向，第一方向也可以是绝对坐标系中的水平方向，当然，第一方向还可以是除竖直方向和水平方向外的其他方向，第一方向的绝对方向不会对消声器的消声结构产生限定。图1所示实施例中，第一方向表示的是x轴所示的方向。如图1所示，吸声腔体11在第一方向(图1所示x方向)上具有相对的两端，其中，吸声腔体11在第一方向的一端敞口12，敞口12表示的是吸声腔体11在该侧的开口截面积较大，可以理解为，该敞口12的截面积大致等于吸声腔体11垂直第一方向的横截面的面积。在每个吸声腔体11的另一端设有与吸声腔体11连通的第一通孔13，第一通孔13表示的是第一通孔13的截面积相比于敞口12的截面积较小。
46.如图1所示，活塞2设置的数量与吸声腔体11的数量相等，一个活塞2与一个吸声腔体11对应设置，其中，每个活塞2的至少部分对应伸入一个吸声腔体11内，至少部分表示的是，活塞2可以部分位于吸声腔体11内，另一部分位于吸声腔体11外，也可以是活塞2完全设置在吸声腔体11内，该位置关系与活塞2的体积和吸声腔体11的体积有关。本发明实施例中活塞2的横截面形状与吸声腔体11的横截面的形状相等，横截面表示的是活塞2垂直第一方向的截面，或者，吸声腔体11垂直第一方向的截面。也就是说，活塞2至少能够伸入至吸声腔体11内，且活塞2能够封闭吸声腔体11的敞口12一端。使得吸声腔体11形成一个大致密闭的腔体，且吸声腔体11只能通过第一通孔13与外部连通。
47.本发明实施例中的每个活塞2可在第一方向移动；需要说明的是，每个活塞2的运动可以是相互独立的，也可以是同步控制的。其中，多个吸声腔体11包括多个体积的吸声腔体11。也就是说，每个吸声腔体11的体积可以是不相同，上述吸声腔体11的体积表示的是本
体1中所形成的吸声腔体11的体积，该体积不受活塞2与吸声腔体11的位置关系的改变而发生变化。
48.以下对本发明实施例中的消声器的消声原理进行说明，本发明实施例中的活塞2封闭吸声腔体11的敞口12一端，使得吸声腔体11通过第一通孔13与外部连通，每个吸声腔体11构成了一个独立的亥姆霍兹共鸣器，吸声腔体11作为亥姆霍兹共鸣器的共鸣腔，吸声腔体11通过第一通孔13与外部相连，声波从第一通孔13进入到吸声腔体11内，使得第一通孔13处的空气来回运动压缩吸声腔体11内的空气，形成空气弹簧，当入射声波频率与吸声腔体11固有频率一致时，发生的共振幅度最大，消耗的能量最多，从而起到消声降噪的作用。
49.吸声腔体11的固有频率f0的计算公式如下：
[0050][0051]
其中，c表示的是声速，s表示的是第一通孔13的截面积，l表示的是第一通孔13的长度，d表示的是第一通孔13的直径，v表示的是活塞2与吸声腔体11所围成的空间的体积。
[0052]
声速c、第一通孔13的截面积s、第一通孔13的长度l和第一通孔13的直径d均为定值，也就是说，第一通孔13的结构参数在出厂时已经设定完成，在改变活塞2相对吸声腔体11的位置关系的情况下，第一通孔13的尺寸参数不会随着活塞2的移动而改变，而在活塞2移动的过程中，活塞2与吸声腔体11所围成的空间的体积v会发生变化，使得吸声腔体11的固有频率f0发生变化，本发明实施例通过控制每个活塞单独相对吸声腔体运动，从而实现对每个吸声腔体11的固有频率的单独调整，多个不同的吸声腔体可调整到不同的固有频率，使得整个消声器能够吸收较宽频段的声音。
[0053]
本发明实施例提供了一种消声器，该消声器包括本体和多个活塞，本体设有多个吸声腔体，吸声腔体在第一方向的一端敞口，在每个吸声腔体的另一端设有与吸声腔体连通的第一通孔，每个活塞对应伸入一个吸声腔体内，以封闭对应的吸声腔体，每个活塞可在第一方向移动，多个吸声腔体包括多个体积的吸声腔体。本发明实施例通过将多个吸声腔体包括多个体积的吸声腔体，使得每个吸声腔体的固有频率不一样，能够吸收较宽频段的噪音，且通过对每个活塞相对吸声腔体的位置进行调节，能够实现对吸声腔体的固有频率的微调，从而提高消声器的环境适应性，以提高噪音的吸收效率。
[0054]
在一些实施例中，如图4所示，本体1包括底壁14、侧壁15和分隔板16。底壁14开设第一通孔13，侧壁15围绕底壁14设置，且侧壁15可沿第一方向延伸设置，侧壁15一端形成敞口12，敞口12与底壁14在第一方向(图4所示x方向)相对设置。分隔板16相对的两端分别连接侧壁15，且分隔板16与底壁14抵接，抵接表示的是分隔板16与底壁14抵靠连接，且多个分隔板16纵横交错设置以形成多个相互独立的吸声腔体11。本发明实施例通过将本体设置为底壁、侧壁和分隔板连接的形式，结构简单，成本低，具有广泛的适用性，可以用于家电、汽车、航天、船舶等多种领域，能够有效降低噪声。
[0055]
在一些实施例中，如图4所示，每个相邻吸声腔体11的体积所对应的吸声频率的峰值相差50-100hz。结合上述吸声腔体11的固有频率f0的计算公式：
[0056][0057]
可见，在声速c、第一通孔13的截面积s、第一通孔13的长度l和第一通孔13的直径d均为定值的情况下，活塞2与吸声腔体11所围成的空间的体积v越大，吸声腔体11的固有频率f0越小，那么可以将多个吸声腔体11的体积按照设定值递减或递增的规律设置，使得相邻吸声腔体11之间的固有频率可以一次递增或或者递减，多个吸声腔体11便能够吸收覆盖到较高频段的噪音。每个吸声腔体11的吸声频率可错峰50-100hz，既能够提高消声器的吸声频段，又能够提高每个吸声腔体11的吸声效率。
[0058]
在一些实施例中，如图5所示，多个第一通孔13的横截面的面积设置有多个值。第一通孔13的横截面表示的是垂直第一方向的截面，图5中的多个第一通孔13仅作为示意性的表示，图5中各个第一通孔13的尺寸不会对本发明实施例中的第一通孔13的尺寸进行限定。结合前述吸声腔体11的固有频率f0的计算公式，吸声腔体11的固有频率f0与第一通孔13的截面积s、第一通孔13的长度l和第一通孔13的直径d相关，本发明实施例通过调整不同吸声腔体对应的第一通孔的尺寸，来调整吸声腔体出厂时的固有频率，可以实现对吸声腔体固有频率的精准控制，从而提高噪音吸收的效率。
[0059]
在一些实施例中，如图4所示，多个吸声腔体11在第一方向(图4所示x方向)的高度h相等，多个吸声腔体11在垂直第一方向的截面积可以不等，本发明实施例通过将多个吸声腔体11的高度设置相等，一方面能够减小加工的难度，提高加工效率，另一方面，能够降低吸声腔体与活塞、其他外部结构配合的难度。
[0060]
在本发明实施例中，如图5所示，多个吸声腔体11在垂直第一方向(图5所示垂直纸面的方向)的横截面的面积呈设定规律变化。例如，相邻的吸声腔体11的横截面的面积可以呈递减的趋势变化，或者相邻的吸声腔体11的横截面的面积可以呈递增的趋势变化。本发明实施例通过将多个吸声腔体在垂直第一方向的横截面的面积呈设定规律变化，使得相邻的吸声腔体能够吸收频率相近的噪音，有利于提高噪音吸声的效率。
[0061]
在一些实施例中，如图5所示，多个吸声腔体11呈阵列的形式排列设置，阵列表示的是多个吸声腔体11按照行列的形式排布，多个吸声腔体11可组成多排和多列吸声腔体。图5所示实施例中的吸声腔体11设置为4*4的阵列，该阵列一共有四排和四列吸声腔体11，其中，每个吸声腔体11之间的间距可以相等也可以不等。需要说明的是，本发明实施例不对吸声腔体11的横截面的形状进行限定，例如，吸声腔体11的横截面包括但不限于矩形、圆形、三角形及菱形中的一种或多种。本发明实施例不限定活塞2或吸声腔体11的横截面的形状，只要活塞2的横截面与吸声腔体11的横截面相同且截面积大致相等即可。本发明实施例通过将多个吸声腔体呈阵列的形式排列设置，有利于提高吸声腔体的加工效率，并对噪音的吸收具有一定的规律性，有利于提高噪音吸收的效率。
[0062]
在一些实施例中，如图5所示，吸声腔体11的横截面设置为矩形，每排吸声腔体11的横截面的长度l相等，每排吸声腔体11的横截面的宽度w逐渐减小，例如在图5所示实施例中，第一排吸声腔体11中从左往右的吸声腔体11的横截面的面积逐渐减小，第一排吸声腔体11中第一个吸声腔体11的横截面的面积最大，第四个吸声腔体11的横截面的面积最小，从第一个到第四个吸声腔体11的横截面的面积可按照等差数列或等比数列的形式逐渐减
小，当然，本发明实施例的相邻吸声腔体11的变化方式包括但不限于上述两种形式。如图5所示，每列吸声腔体11的横截面的宽度w相等，每列吸声腔体11的横截面的长度l逐渐减小。每列相邻的吸声腔体11的变化趋势可大致与每排中相邻吸声腔体11的变化趋势类型，故不再赘述。本发明实施例通过将每排吸声腔体和每列吸声腔体的长度和宽度按照上述的规律设置，使得相邻区域的吸声腔体之间体积的变化接近，有利于集中吸收相邻频段的噪音，从而提高噪音吸收的效率。
[0063]
在一些实施例中，如图1所示，该消声器还包括压电陶瓷片3。多个压电陶瓷片3，每个压电陶瓷片3设置在活塞2靠近吸声腔体11的底壁21的一端，底壁21与敞口12相对。需要说明的是，本发明实施例不对压电陶瓷片3与活塞2的连接方式产生限定，只要压电陶瓷片3能够相对活塞的底壁21静止即可，也就是说，在活塞2运动的情况下，压电陶瓷片3跟随活塞2运动。以下对压电陶瓷片3的工作原理进行说明：
[0064]
在活塞2调节到吸声腔体11的固有频率f0与声波的频率一致的位置状态下，吸声腔体11内具有较强的共振效应，从而实现了对噪声的高效吸收，声波在吸声腔体11内的共振效应作用在压电陶瓷片3上产生电能，多组共振的吸声腔体11内均设置有压电陶瓷片3，多个压电陶瓷片3能够实现对宽频段噪声高能频段的声能量回收利用，通过对多个压电陶瓷片3上的电能进行收集利用，可以为电控系统供给电能，节能环保，从而实现家电产品的绿色化。
[0065]
在一些实施例中，如1、图3和图4所示，消声器还包括盖板4和多个连接件5。盖板4设置在本体1的靠近敞口12的一侧，且盖板4在第一方向(图1所示x方向)上与敞口12间隔；其中，该盖板4与敞口12间隔的距离可以小于活塞2在第一方向(图1所示x方向)的长度，在初始状态下(消声器出厂后的初始装配状态)，活塞2在第一方向的一端(图1所示上端)可与盖板4靠近敞口12的一端抵靠，活塞2在第一方向的另一端(图1所示下端)至少穿过敞口12伸入至吸声腔体11内，使得活塞2的另一端可以封闭敞口12。如图1所示，连接件5的数量与活塞2的数量相等，可以单独控制每个连接件5，从而可以控制每个活塞2单独运动。每个连接件5的一端对应连接一个活塞2，每个连接件5的另一端与盖板4连接，其中盖板4用于至少限定连接件5在第一方向(图1所示x方向)的自由度，从而限制连接件5在第一方向运动，而连接件5可相对盖板4在其他的方向运动，通过连接件5在其他方向的运动转化为活塞2至少在第一方向的运动，从而改变了活塞2相对吸声腔体11在第一方向的位置，从而改变了活塞2与吸声腔体11之间形成的空间体积，进而改变了吸声腔体的固有频率。
[0066]
图6所示为其中一个活塞2相对吸声腔体11运动后的状态示意图，如图6所示，第一个活塞相对其他的活塞朝靠近吸声腔体11的底壁的方向运动，使得活塞与吸声腔体11之间的空间减小，增大了吸声腔体11固有频率。
[0067]
结合图6所示，本发明实施例中的活塞2的横截面设置为矩形，吸声腔体11的横截面也设置为矩形，连接件5可相对盖板4绕第一方向转动，由于相互适配的吸声腔体和活塞之间能够限制彼此在周向(围绕第一方向的方向)上的自由度，故活塞2无法相对连接件5绕第一方向转动，在连接件5的带动下，活塞2只能够相对连接件5沿第一方向运动，例如，连接件5绕第一方向顺时针转动，活塞2朝靠近吸声腔体11的底壁的方向移动，连接件5绕第一方向逆时针转动，活塞2朝远离吸声腔体11的底壁的方向移动。上述连接件5的转动方向与活塞2运动的方向之间的关系与连接件5的结构有关，本发明实施例仅进行原理性的解释，并
不对该连接件的转动方向进行限定。
[0068]
本发明实施例通过将设置盖板和连接件，盖板可以对连接件起到限位作用，通过连接件相对盖板转动，可带动活塞相对连接件运动，从而实现活塞相对吸声腔体运动，结构简单，制造方便，加工成本低，且每个连接件可单独对一个活塞运动控制，能够提高消声器对环境噪音的适应性。
[0069]
在一些实施例中，如图7所示，连接件5包括螺栓头51和螺纹杆52。螺纹杆52沿第一方向(图7所示x方向)延伸，螺栓头51与螺纹杆52在第一方的一端连接。如图6所示，螺栓头51可相对盖板4绕第一方向(图6所示x方向)转动，盖板4能够对螺栓头51在第一方向起到限位作用。螺纹杆52固定在在螺栓头51的一端且沿第一方向延伸，螺纹杆52设置外螺纹，螺纹杆52的另一端与对应的活塞2螺纹连接，活塞2设有与螺纹杆52适配的螺纹孔，通过将活塞2与螺纹杆52螺纹连接，在不受外力的情况下，螺纹杆52能够与活塞固定，使得活塞2与吸声腔体11保持在特定位置，在外力的作用下，螺栓头51相对盖板4转动，螺栓头51带动螺纹杆52转动，螺纹杆52具有带动活塞2转动的趋势，由于活塞2的周向受到吸声腔体11周围壁面的限制作用，使得活塞2无法跟随螺纹杆52转动，由于螺纹杆52的外螺纹与活塞的螺纹孔之间具有相互滑动的作用，使得活塞2能够相对吸声腔体11沿第一方向移动，从而改变了活塞与吸声腔体11之间形成的空间的体积v。本发明实施例通过将连接件与活塞之间的连接关系设置为螺纹连接的方式，可以考虑外界环境噪声变化或者加工误差等因素，对吸声腔体的固有频率进行微调节，达到最优的吸声性能，提高了消声器的环境适应性；能够实现对活塞运动的直线距离的微调节，调节精准度高，经济性好。结构简单，运动方式可靠，有利于提高活塞调节的效率，从而提高消声器对环境噪音的适应性。
[0070]
在一些实施例中，如图7所示，螺栓头51远离螺纹杆52的一端开设凹槽511，该凹槽511可用于带动螺栓头51绕第一方向转动。本发明实施例通过将螺栓头远离螺纹杆的一端设置凹槽，有利于增大外部与螺栓头接触的摩擦，从而提高将作用力传递至螺栓头的效率，既能够提高活塞调节的可靠度，又能够提高消声器的吸声效率。
[0071]
在一些实施例中，如图1和图3所示，消声器还包括固定板6。固定板6与盖板4远离敞口12的一侧固定连接，其中，本发明实施例不对固定板6与盖板4连接的方式进行限定，例如固定板6可与盖板4通过螺纹连接、卡结结构等方式实现可拆卸式的连接，固定板6还可与盖板4通过焊接、胶粘的方式实现永久性的固定。如图1所示，螺栓头51还穿过固定板6。结合图7所示，螺栓头51设置有在第二方向(图7所示y方向)突出的凸起部512，该第二方向垂直第一方向，也可以理解为凸起部512绕第一方向的周向突出设置。凸起部512在第一方向(图1所示x方向)的两端分别抵靠固定板6和盖板4，也就是说，盖板4与凸起部512在第一方向的一端(图1所示下端)抵靠，固定板6与凸起部512在第一方向的另一端(图1所示上端)抵靠，固定板6和盖板4分别抵靠在凸起部512在第一方向的两端，从而对连接件在第一方向起到稳定的限位作用。而螺栓头至少部分可露出在固定板6的表面，使得固定板6既能够对连接件在第一方向起到限位作用，又不会对螺栓头的转动起到干扰。
[0072]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。