一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，包括主管道、扩张腔侧壁、活塞、活塞连杆及活塞驱动装置，主管道的中段布设有微穿孔，扩张腔侧壁为上下开口的长方体，主管道左右方向贯穿扩张腔侧壁，且微穿孔位于扩张腔侧壁内部，扩张腔侧壁的上下两个开口均连接端盖，活塞设有两个，分别位于扩张腔侧壁内部主管道的上下两侧，活塞通过贯穿端盖的活塞连杆与活塞驱动装置连接；活塞、主管道及扩张腔侧壁围成扩张腔，该扩张腔与主管道的流体通道通过微穿孔连通，活塞驱动装置带动活塞在扩张腔侧壁内上下滑动，调节扩张腔的体积，进而调节消声器的消声频率。与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、消声频率可调等优点。
【专利说明】—种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种消声器，尤其是涉及一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器。
【背景技术】
[0002]微穿孔板吸声结构在上世纪七十年代由马大猷院士提出以后，得以快速发展。它不需要多孔吸声材料，仅采用微穿孔板结构就可以获得宽频带的良好吸声效果。后来又扩展到微穿孔管消声器的工程应用中。微穿孔吸声结构具有耐高温、抗腐蚀等优点，同时可用于高速气流、潮湿的恶劣环境中。而且它结构简单，加工安装方便可靠。因此在建筑和工业消声中得到了广泛应用。但是在工业的管道消声中，传统的消声器结构固定，仅仅对某个频率段的噪声具有较好的消声效果，其他频率段的消声效果较差。而工业用的发动机、电机、风机等旋转机械的管道噪声频率一般随转速而变化，在此情况下，固定结构的消声器很难对管道噪声一直保持较好的消声效果。因此，很有必要对传统固定结构的微穿孔管消声器进行改进。
[0003]中国专利CN101539231B公布了一种基于具有部分穿孔的穿孔管消声器的可调频消声器。它包括筒体，设置于筒体中间的穿孔管，筒体内设置有固定套筒和移动套筒，筒体与固定套筒、移动套筒之间形成第一环形共振腔，固定套筒、移动套筒与穿孔管之间形成第二共振腔，移动套筒与移动套筒轴向位置调节机构连接。该消声器主要用于降低充液管路系统中的中低频噪声，由于频率可调，可以有效拓宽消声器的消声频带，同时可以根据噪声频率的不同来精确调节消声器的消声频率，从而可使消声器达到最佳的消声效果。但是该消声器结构复杂，体积较大，制造及维护均不方便，不利于在中小型旋转机械如燃料电池汽车噪声控制上推广应用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、消声频率可调的扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器。
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，包括主管道，所述的主管道的内部为连接噪声源用流体通道，消声器还包括扩张腔侧壁、活塞、活塞连杆及活塞驱动装置，所述的主管道的中段布设有微穿孔，所述的扩张腔侧壁为上下开口的长方体，所述的主管道左右方向贯穿扩张腔侧壁，且所述的微穿孔位于扩张腔侧壁内部，所述的扩张腔侧壁的上下两个开口均连接端盖，所述的活塞设有两个，分别位于扩张腔侧壁内部主管道的上下两侧，所述的活塞通过贯穿端盖的活塞连杆与活塞驱动装置连接；
[0007]所述的活塞、主管道及扩张腔侧壁围成扩张腔，该扩张腔与主管道的流体通道通过微穿孔连通，活塞驱动装置带动活塞在扩张腔侧壁内上下滑动，调节起消声作用的扩张腔的体积，进而调节消声器的消声频率。[0008]进一步地，所述的活塞驱动装置包括齿条、齿轮、电机及电机控制器，所述的齿条固定在活塞连杆上，所述的齿轮与齿条啮合，所述的电机驱动齿轮转动，所述的电机控制器联动控制电机的运转，电机控制器根据旋转机械的转速以及转速与噪声频率间的关系，通过电机及齿轮带动齿条及活塞连杆上下移动，改变扩张腔的体积，进而调节消声器的消声频率。
[0009]进一步地，所述的端盖与扩张腔侧壁通过螺钉可拆卸式连接，所述的活塞在端盖与主管道之间上下移动，所述的端盖上开设有防止活塞移动时形成真空的通气孔。
[0010]进一步地，所述的活塞与扩张腔侧壁的接触面开设有凹槽，凹槽内设有防止扩张腔内的气流和声音进入大气的密封圈。
[0011]进一步地，所述的主管道中段开设的微穿孔的直径为0.1?2mm，主管道上微穿孔的穿孔率为I?5%，主管道的管壁厚度为0.5?2mm。
[0012]进一步地，所述的主管道的一端与旋转机械的排气管道或进气管道连接，所述的旋转机械包括发动机、电机或风机。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果:
[0014](I)结构简单，体积小巧，制造及维护方便，利于在中小型旋转机械如燃料电池汽车空辅系统风机的噪声控制上推广应用；
[0015](2)本实用新型的消声器针对燃料电池汽车空辅系统的变频噪声，通过改变扩张腔的体积，实现消声器消声频率可调的功能。
[0016](3)本实用新型的消声器通过调节最大消声量对应频率，可以在很宽频带内保持良好的消声效果，弥补了传统的阻性和抗性消声器的中频消声效果差的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的消声器主视剖面图；
[0018]图2为本实用新型的消声器左视半剖图；
[0019]图3为本实用新型的消声器改变扩张腔体积时的消声效果图。
[0020]图中，I为主管道，2为微穿孔，3为活塞，4为密封圈，5为扩张腔侧壁，6为端盖，7为螺钉孔，8为通气孔,9为活塞连杆，10为齿条,11为齿轮,12为电机,13为电机控制器，I为扩张腔。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0022]实施例
[0023]一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，如图1?2所示，包括主管道1，主管道I的内部为连接噪声源用流体通道，实际应用中，主管道I的一端与发动机、电机或风机等旋转机械的排气管道或进气管道连接。消声器还包括扩张腔侧壁5、活塞3、活塞连杆9及活塞驱动装置，主管道I的中段布设有微穿孔2，主管道I中段开设的微穿孔2的直径为0.1?2mm，主管道I上微穿孔2的穿孔率为I?5%，主管道I的管壁厚度为0.5?2mm。扩张腔侧壁5为上下开口的长方体，主管道I左右方向贯穿扩张腔侧壁5，且微穿孔2位于扩张腔侧壁5内部，扩张腔侧壁5的上下两个开口均连接端盖6，端盖6上开设有螺钉孔7，螺钉穿过螺钉孔7后将端盖6与扩张腔侧壁5可拆卸式连接起来，端盖6的作用是作为上下止点防止活塞3位移过大，活塞3在端盖6与主管道I之间上下移动，端盖6上开设有防止活塞3移动时形成真空的通气孔8。活塞3设有两个，分别位于扩张腔侧壁5内部主管道I的上下两侧，活塞3与扩张腔侧壁5的接触面开设有凹槽，凹槽内设有防止扩张腔I内的气流和声音进入大气的密封圈4。活塞5通过贯穿端盖6的活塞连杆9与活塞驱动装置连接，其中活塞驱动装置包括齿条10、齿轮11、电机12及电机控制器13，齿条10固定在活塞连杆9上，齿轮11与齿条10啮合，电机12驱动齿轮11转动，电机控制器13联动控制电机12的运转，电机控制器13根据旋转机械的转速以及转速和噪声频率间的关系，通过电机12和齿轮11带动齿条10及活塞连杆9上下移动，改变扩张腔I的体积，进而调节消声器的消声频率。
[0024]活塞3、主管道I及扩张腔侧壁5围成扩张腔I，该扩张腔I与主管道I的流体通道通过微穿孔2连通，扩张腔I与主管道I上的微穿孔2共同起到消声作用，活塞驱动装置带动活塞3在扩张腔侧壁5内上下滑动，调节起消声作用的扩张腔I的体积，进而调节消声器的消声频率。针对频率变化的管道噪声，该消声器通过调节活塞3的位置，进而调整扩张腔I的体积大小，可以一直保持良好的消声效果。
[0025]由于传统的消声器结构固定，对于某些频段的噪声消声效果较好，其他频段噪声消声效果较差。通常管道中的噪声随发动机、电机或风机等旋转机械的转速而变化。当气流和声音在如图1、图2所示的消声器主管道I内传播时，扩张腔I对声波能量有所衰减，因此从主管道I右端传播出来的声音会比左端进入消声器的声音有所降低，即体现了消声器的消声效果。
[0026]对于本实用新型的消声器，当改变扩张腔I的体积时，消声特性如图3所示。图中Dl、D2、D3为围成扩张腔I的活塞3平面到主管道I中心轴线的距离，且D1〈D2〈D3。从Dl到D2到D3的变化过程，就是扩张腔I体积增大的过程。可以发现，在一定频率范围内，当扩张腔I的体积度增大时，最大消声量对应的频率逐渐升高。因此，对于本实用新型，首先可以通过理论方法或数值方法计算不同扩张腔体积时的最大消声量对应频率，然后可以拟合出该频率随扩张腔体积变化的公式，确定两者间的关系。并根据此关系设定电机控制器，实际应用中，根据需要控制噪声的旋转机械的转速以及转速和噪声频率间的倍频关系，电机控制器控制电机运转，电机驱动齿轮，齿轮带动齿条及活塞上下移动，从而改变扩张腔的体积，使得消声器的最大消声量对应频率正好位于目标噪声频率处，这样即可获得目标噪声频率处最好的消声效果。旋转机械的转速变化时，消声器随之调节扩张腔体积，即可一直保持良好的消声效果。
【权利要求】
1.一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，包括主管道(1)，所述的主管道(1)的内部为连接噪声源用流体通道，其特征在于，消声器还包括扩张腔侧壁(5)、活塞(3)、活塞连杆(9)及活塞驱动装置，所述的主管道(1）的中段布设有微穿孔(2)，所述的扩张腔侧壁(5)为上下开口的长方体，所述的主管道(I)左右方向贯穿扩张腔侧壁(5)，且所述的微穿孔⑵位于扩张腔侧壁(5)内部，所述的扩张腔侧壁(5)的上下两个开口均连接端盖(6)，所述的活塞(3)设有两个，分别位于扩张腔侧壁(5)内部主管道(1)的上下两侧，所述的活塞(5)通过贯穿端盖(6)的活塞连杆(9)与活塞驱动装置连接； 所述的活塞(3)、主管道(1)及扩张腔侧壁(5)围成扩张腔(1)，该扩张腔(I)与主管道(1)的流体通道通过微穿孔(2)连通，活塞驱动装置带动活塞(3)在扩张腔侧壁(5)内上下滑动，调节起消声作用的扩张腔(1)的体积，进而调节消声器的消声频率。
2.根据权利要求1所述的一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，其特征在于，所述的活塞驱动装置包括齿条(10)、齿轮(11)、电机(12)及电机控制器(13)，所述的齿条(10)固定在活塞连杆(9)上，所述的齿轮(11)与齿条(10)啮合，所述的电机(12)驱动齿轮(11)转动，所述的电机控制器(13)联动控制电机(12)的运转，电机控制器(13)通过电机(12)和齿轮(11)带动齿条(10)及活塞连杆(9)上下移动，改变扩张腔(1)的体积，进而调节消声器的消声频率。
3.根据权利要求1所述的一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，其特征在于，所述的端盖(6)与扩张腔侧壁(5)通过螺钉可拆卸式连接，所述的活塞(3)在端盖(6)与主管道(1)之间上下移动，所述的端盖(6)上开设有防止活塞(3)移动时形成真空的通气孔⑶。
4.根据权利要求1所述的一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，其特征在于，所述的活塞(3)与扩张腔侧壁(5)的接触面开设有凹槽，凹槽内设有防止扩张腔(I)内的气流和声音进入大气的密封圈(4)。
5.根据权利要求1所述的一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，其特征在于，所述的主管道⑴中段开设的微穿孔⑵的直径为0.1~2mm，主管道⑴上微穿孔(2)的穿孔率为1~5%，主管道⑴的管壁厚度为0.5~2mm。
6.根据权利要求1所述的一种扩张腔体积可变的可调频微穿孔管消声器，其特征在于，所述的主管道(1)的一端与旋转机械的排气管道或进气管道连接，所述的旋转机械包括发动机、电机或风机。
【文档编号】F16L55/033GK203549259SQ201320614594
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】左曙光, 相龙洋, 龙国, 张孟浩, 胡佳杰, 韦开君 申请人:同济大学