專利名稱：基于吸附的氣體分離系統(tǒng)的消音器的制作方法
基于吸附的氣體分離系統(tǒng)的消音器
技術領域：
本發(fā)明總體涉及在基于吸附的氣體分離系統(tǒng)中使用消音器來衰減鼓風 機噪聲。更特別地，本發(fā)明涉及一種低成本、可靠的、高效的消音器，其連 接至真空鼓風機的排放口或基于吸附的氣體分離車間Udsorption-based gas separation plants )的送風才幾的入口 。該消音器能夠在通向大氣的消音器開口 處將噪聲級降低到大約90dBA或更低。
背景技術1
基于吸附的氣體分離車間(例如，變壓吸附系統(tǒng)(PS A systems)或真空 變壓吸附系統(tǒng)(VPSA systems))以不同的容量運行。目前還有而且還會日 益增加對這種具有更高成品產(chǎn)量的設備的需求。 一種實現(xiàn)此目標的方法是增 大設備尺寸，作為目前的趨勢，這些大噸位設備變得具有更高的商業(yè)成本效 益。
大噸位VPSA車間需要增加的鼓風機尺寸和/或速度,，然而，增加鼓風 機的尺寸也增加了車間的輻射噪聲和振動水平。這些振動會引起管震動，該 管震動最終能損壞管、機床或其它設備，例如該車間中的二次冷卻器。另夕卜， 這些振動產(chǎn)生的噪聲可能會危及工廠員工的安全和健康，并污染環(huán)境。例如， 一個典型的大尺寸真空鼓風機出口處的聲壓級可以達到尺約170-180dB。然 而出于安全、環(huán)境和/或規(guī)定考慮，需要將該聲壓級降低到大約90dB。
為了減少振動并因此由排放氣體驅(qū)散噪聲，VPSA泉間通常在真空鼓風 機的排放口處使用消音器。當前標準VPSA車間中的噪聲抑制由市售的圓筒 狀鋼殼型消音器提供。隨著這些為了給更大車間提供必要的聲音衰減的消音 器在長度上和直徑上變大，它們也變得更容易震動而成為嗓聲源并在機械上失效。因此，制造和維護這些消音器的成本會增加。這是因為經(jīng)濟性、可靠 性和有效性對于大噸位車間不能成比例增加。這就需要在這種車間中抑制鼓 風機噪聲的替代方法。
由Bokor發(fā)明的美國第6089348號專利和Clay等人發(fā)明的美國第4162904 號專利展現(xiàn)了用于抑制鼓風機噪聲的典型工業(yè)實例。這兩個專利均提出，能 通過包括多個腔室的圓筒狀鋼殼消音器減少或驅(qū)散鼓風權噪聲。這些消音器 對于大型鼓風機變得無效，其因此它們的殼體由于鼓風機振動而震動產(chǎn)生高 級振動。另外，制造和維護這類消音器的成本被增大的鼓風機尺寸不利地影 響。因此，這些消音器不能經(jīng)濟地成比例提高用于大型東'間。
Stolz等人發(fā)明的美國第5957664號專利提出，在使用消音器之前在鼓風 機的排放管中使用赫爾姆霍茨(Helmholtz)共鳴器類型的震動阻尼器，從 而衰減進入消音器的震動，由此能改善消音器的性能。但是這種方法有一定 的局限性，因為這種共鳴器的設計只在特定設計條件的給定頻率下起效。在 許多情況下，鼓風機不僅以單頻率產(chǎn)生脈沖，還在該頻率的諧波下產(chǎn)生脈沖。
And詣i等人發(fā)明的美國第6451097號專利提出另外種替代的方法， 通過暴露部分的隱伏構造來衰減鼓風機噪聲。此結(jié)構有阻抗管和擋板來提供 噪聲衰減。
因此，鑒于現(xiàn)有技術，提供用于使用在基于吸附的氣體分離車間中更可 靠、成本經(jīng)濟以及更好性能的消音器被人們所期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體涉及使用消音器的真空鼓風機的噪聲衰減。更具體來說，本 發(fā)明涉及一種、低成本、可靠的、高效的消音器，用于在基于吸附的氣體分 離車間(例如真空變壓吸附(VPSA)系統(tǒng))內(nèi)在真空鼓風機的排放口處降 低噪聲級(比如，大約170-180dB)以符合安全、環(huán)保和/或規(guī)定標準(例如， 到90dBA)。例如，預期本發(fā)明非常適用于在氧氣或二氣化碳的VPSA系統(tǒng)的真空鼓風機的排;故口處使用，但并不限于此。
也能將根據(jù)本發(fā)明的消音器施加于基于吸附的氣體分離車間系統(tǒng)(例
如變壓吸附系統(tǒng)(PSA)和/或VPSA車間)的進氣口,，另外，可將該消音 器用于其它應用，例如用于制備氧氣或氮氣的空氣分離的PSA系統(tǒng)。根據(jù) 本發(fā)明的消音器能夠用于小噸位和大噸位車間，同時噪聲降低優(yōu)點被期望于 放大用于更大的車間。
相對于現(xiàn)有技術系統(tǒng)，本發(fā)明被期望于更易于制造,，而且，根據(jù)本發(fā)明 生產(chǎn)的消音器能降低更多的噪聲衰減，相對于現(xiàn)有技術的消音器，本發(fā)明的 這些消音器具有更大的反作用和吸收噪聲抑制能力。
根據(jù)本發(fā)明的消音器包括用于衰減低頻噪聲的反應室以及用于降低中 高頻噪聲的吸收室。本文中所使用的消音器是與鼓風機流通并與大氣流通的 結(jié)構。本文中所使用的腔室是具有至少一個入口和至少 個出口的殼體。消 音器的外壁和內(nèi)壁可由混凝土組成。相對于鋼殼消音器，根據(jù)本發(fā)明的消音 器設計為不讓其成為噪聲源。低頻噪聲在至少一個反應室中得以消除，該至 少一個反應室具有被用作至消音器的入口的至少一個開口以及被用作出口 的至少一個開口。如果兩個反應室彼此相鄰而定位，則一 個反應室的出口將
被用作下 一個反應室的入口并位于這兩個室之間的分隔壁中。設置至少一個 吸收室，其設計用來消除頻率超過反應室處理能力的噪聲。至少一個吸收室 具有至少一個入口和至少一個出口，且其內(nèi)壁加襯有至少 一種噪聲吸收材 料。該至少一個吸收室提供促進聲波附于噪聲吸收材料上的流道，且該流道 為盤旋流道。
更具體地，相對于直流道，盤旋流道能促進聲波多次附于(多個)噪聲 吸收面上，且能更有效地吸收聲波。在優(yōu)選實施例中，吸收室的內(nèi)壁能優(yōu)選 地地由有效地在寬范圍頻率中消除噪聲的噪聲吸收材料所覆蓋。另外，與吸 收室直接流通的反應室的內(nèi)表面也能由噪聲吸收材料所覆蓋，以提供反應噪聲和吸收噪聲的降低。
本發(fā)明的消音器包括至少一個，但優(yōu)選為多個反應室。反應室包括分隔 壁中的至少一個開口。這些開口減少和/或最小化壓降且更易于制造。通過 利用氣體流道的橫截區(qū)域內(nèi)的膨脹和收縮在消音器中提供反應消音。然而， 在可替代實施例中，分隔壁中可僅有一個開口。在可以僅包括一個反應室(例 如，在小型鼓風機中)的同時，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例通常包括一系列反 應室。
本發(fā)明的消音器還包括至少一個吸收室。在實施例中只有一個吸收室， 與吸收室直接流通的反應室優(yōu)選為由噪聲吸收材料覆蓋，從而反應室也具有 吸噪能力。吸收室的具體結(jié)構優(yōu)選為提供盤旋流道。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例 中，吸收室的所有內(nèi)壁都由噪聲吸收材料覆蓋。相對于現(xiàn)有技術，由于較大 的內(nèi)表面區(qū)域覆蓋有噪聲吸收材料以及盤旋流道的存在，本發(fā)明的消音器中 的吸收消音被期望于更有效。
如上文所提及的以及下面所論述的，本發(fā)明的消音器減少和/或消除現(xiàn) 有技術消音器中所特有的鋼殼振動問題。根據(jù)本發(fā)明的反應室通過將聲波反 射回其源頭而降低輻射聲級。消音器利用在氣體流道的橫截區(qū)域中的膨脹和 收縮以提供反應消音。
本發(fā)明的消音器比鋼殼消音器或者具有許多內(nèi)部部件的消音器更易于 制造。由于低頻脈沖造成的外殼、內(nèi)部分隔壁和阻抗管的破裂和故障，鋼殼 消音器有時會失靈。移除根據(jù)本發(fā)明的鋼殼構造而提供簡易的構造方法和簡 單的內(nèi)部構造。因此，本發(fā)明的消音器完全可以在具有最少數(shù)量或減少數(shù)量 的轉(zhuǎn)運部件的廠區(qū)場地制造。由此本發(fā)明的消音器具有簡易性和改善的噪聲 衰減功能的優(yōu)點。本發(fā)明的消音器還提供了更低壓降通過消音器的優(yōu)點，這 對整個牟間效率來說極其重要。
由于提供了構建大型基于吸附的空氣分離車間的可能技術，因此本發(fā)明的消音器相應地才是供重要的經(jīng)濟效益，例如02真空變壓吸附(02-VPSA) 車間。此外，制造根據(jù)本發(fā)明的消音器的資金成本預計比典型的鋼殼消音器 要更低。


為了更全面地理解本發(fā)明和它的優(yōu)點，應參考以下結(jié)合了附圖的詳細i兌
明
圖1圖示了結(jié)合了在真空鼓風機的排放口處的消音器的示例性系統(tǒng)；
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的消音器；
圖3圖示了與真空鼓風機使用根據(jù)圖2的消音器的氣體流道；
圖4圖示了^f艮據(jù)一個實施例的反應室中開口的示例性定位的示意圖，該 實施例適合于用于本發(fā)明；
圖5圖示了理論計算傳輸損失(dB)和反應室的頻帶(Hz)之間的關 系圖6圖示了理論計算傳輸損失(dB)和吸收室的頻帶(Hz)之間的關 系圖；以及
圖7圖示了實驗測量聲壓級(dB)和用于根據(jù)下文所描述的本發(fā)明的試 -險單元的時間之間的關系。
具體實施方式
如上所述，本發(fā)明涉及使用消音器的真空鼓風機噪聲的衰減。更具體來 說，本發(fā)明提供了可將噪聲級降低至大約90dBA的低成本、可靠的和高效 的消音器。在本發(fā)明的示例性實施例中，消音器能用于大噸位氧氣真空變壓 吸附(oxygen VPSA)車間中的真空鼓風機的排放口處。該消音器包括用以 衰減低頻震動的反應室和用以衰減中高頻噪聲的吸收室
消音器的內(nèi)壁和外壁由混凝土組成，包括加強型混凝土 (例如，鋼筋混凝土)。然而，其它構建材料可能也適用于本發(fā)明。例如可使用磚和/或砌 筑塊，但并不解釋為限制于此。另外，反應室和吸收室的構建材料可以不同。 在一個優(yōu)選實施例中，反應室由混凝土組成而吸收室由砌筑塊組成。反應室 和吸收室的構建材料應當易于降低噪聲。與鋼殼消音器不同，本發(fā)明的消音 器將不再成為噪聲源。反應室通過將聲波反射回其源頭而降低輻射噪聲級。 消音器利用氣體流道的橫截區(qū)域的膨脹和收縮以提供反應消音。至少 一 個吸 收室提供盤旋流道，并且吸收室的所有內(nèi)壁都由噪音吸收材料(例如，玻璃 纖維、玻璃棉、礦棉、尼龍纖維和/或類似材料)所覆蓋，用以有效地消除 高頻噪聲。
圖1示出了典型的真空變壓吸附(VPSA)系統(tǒng)。如圖所示，真空變壓吸
附系統(tǒng)IO包括一個或多個吸附床(例如，12、 14),這些吸附床在吸附循 環(huán)和解吸附循環(huán)之間轉(zhuǎn)換。在解吸附步驟中，吸附床與真空鼓風機16相連
接，其致使吸附氣體被解吸附并作為廢氣而排出。這種鼓風機通過葉片與機 殼之間的孔隙在相對恒定量下將大量的氣體從入口轉(zhuǎn)移至出口。以這種方式 進出鼓風機的氣流是不穩(wěn)定的，更確切的說是不連續(xù)(或間歇)活動。由于
氣孔與出口管道之間壓力差，當轉(zhuǎn)子梢(rotor tip)每次掃過殼體時，壓力 波動就產(chǎn)生了。這種波動造成了氣體震動和噪聲。這些波動是鼓風機尺寸和 速度的函數(shù)，其中，更大鼓風機尺寸和更高旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生更大震動且因此造 成更大的噪聲級。
為減少這種震動，并因此由排放氣體驅(qū)散噪聲，VPSA車間將消音器18 應用在真空鼓風機的排放口處。在典型的大型真空鼓風機的出口處的聲壓級 能達到170-180dB級。但是，出于安全和環(huán)保考慮，噪聲級需要降低到大約 90dBA級。
另外，同樣需要包括一進氣消音器20,例如如圖1祈示。根據(jù)本發(fā)明 的消音器也能用作進氣消音器，且位于送風機22的上游，如圖l所示。當 根據(jù)本發(fā)明的消音器連接至真空鼓風機的排放口時，來自真空鼓風機的氣體通過反應室進入消音器并通過吸收室離開消音器。當該消音器連接至送風機 的進氣口時，來自大氣的氣體通過吸收室進入消音器并通過反應室離開消音 器而進入鼓風機。
消音器的整體尺寸由幾個因素決定，包括期望噪聲減少量和特定氣體的 流速。噪聲減少量主要取決于消音器長度，而消音器的面積由氣體流速決定。 隨著車間尺寸增加，通過消音器的平均流速也增加。因此，消音器的面積需 要增大以在消音器中具有可接受的流速。
如上所述，通過同時利用反應部分和吸收部分，本發(fā)明的消音器的噪聲
衰減被實現(xiàn)。反應部件主要提供低頻范圍內(nèi)(<250Hz)的峰值噪聲降低， 而吸收部件提供中頻(250-500Hz)范圍和高頻范圍(〉:、001-lz)以上的噪聲 降低。
同樣如上文所提及的，鼓風機尺寸和速度決定了消音器的尺寸。因此本 技術領域的技術人員可以知道，可改變根據(jù)本發(fā)明的消音器以調(diào)整這一標 準。 一個示例性實施例包括設計用于大型真空鼓風機的消音器，例如能以大 約35000scfm的氣流速度運行并能以大約1400rpm-220(kpm之間的速度運行 的真空鼓風機，但并不限于此。鼓風機能具有兩個三葉轉(zhuǎn)子，因此震動的主 頻率是軸速的六倍。由此，混凝土消音器可設計用以提供頻率范圍為140Hz 到220Hz的最好噪聲衰減。另外，在聲波的頻譜中存在這些頻率的更高諧頻， 因此本發(fā)明的消音器也能衰減這樣的高頻噪聲。
此外，在這種消音器中的氣流通道可設計成輕易容納由鼓風機提供的 35000scfm的氣流。消音器內(nèi)部的低流速對于低壓降和防止噪聲吸收材料的 退化都很重要。作為設計標準，消音器入口處的流速優(yōu)選為保持在75ft/s 以下，而在消音器內(nèi)部任何部分的平均氣流速度保持在15ft/s以下，用以防 止吸收室表面上的吸收材料(例如，玻璃纖維)退化。另外，吸收部分中的 各腔室之間的開口長度優(yōu)選保持為大約腔室長度的三分之一，用以最小化這些腔室的壓降。
如上文所提及的，可改變消音器以調(diào)整用于不同應用的變化。因此，可 將根據(jù)本發(fā)明的消音器相應地設計成可膨脹結(jié)構，且可容易地將其設計成在 其它鼓風機速度(即，其它有效頻率范圍)和流速下是有效的。如上文所論 述的，還可將結(jié)合了本發(fā)明特征的消音器設計用于進氣口處。
通過設計，能以最少的管道連接將根據(jù)本發(fā)明的消音器恰好安裝在真空 鼓風機的排放口處。這特別有利于防止從鼓風機到消音器的管道連接的共 4^。該管道的長度不能等于或接近于脈沖波長的四分之、這樣，將最小化 管道震動。為了節(jié)省空間并提供附加隔音，可將消音器、尤其是它的反應部 分被設置在地下。消音器能以縱向或橫向延伸。
圖2-圖4中示出了用于上述鼓風機的消音器50的示意性且非限制性幾 何形狀。具有上述的處理能力的鼓風機(也就是說，以巧000scfm的氣流速 度和1400-2200 rpm之間的轉(zhuǎn)速運行)的覆蓋區(qū)域被期望為大約為12' X17 '和24'高，而壁厚大約為12"。
隨著鼓風機排出廢氣，震動氣流通過進氣口 26進入消音器，并且膨脹 到反應室28中。在實施例中示出，在消音器的下部分有三個反應室(28， 30， 32)。每個腔室的分隔壁(34, 36， 38)可具有至少一個開口 (例如， 多個直徑為2'的開口)。圖4示出了這些壁的示例圖,，本領域的技術人員 將了解到，這些腔室的分隔壁中的開口布置可被設計于本發(fā)明的使用。分隔 壁的幾何形狀提供了上述 一 系列腔室中的氣體流道的橫l斬區(qū)域的膨脹和收 縮。由此，低頻噪聲和震動得以衰減。這是反應消音的基本原理。另外，出 口的開口的總面積被設計成大于入口的大約33%,以最小化壓降。例如在一 個示意性實施例中，腔室30在入口側(cè)的分隔壁34上，具有三個開口 (例如， 直徑為2'的開口)，而在出口側(cè)的分隔壁36上具有4個這樣的開口。
此外，在圖2-圖4中還顯示，消音器50中有多個吸收室(40, 42， 44)。每個吸收室(40， 42， 44)具有加襯有噪聲吸收材料(例如，3皮璃纖維)的 內(nèi)表面。為了有利于降低中高頻(>250Hz)范圍的噪聲，這樣的襯里要足 夠厚(例如，在一些實施例中為2英寸厚)。在這些腔室&,高頻噪聲主要 通過噪聲吸收來衰減。這些腔室的尺寸設計為提供氣體的低流速，從而不會 使吸收材料退化并帶來較小的壓降。
廢氣通過消音器的頂部的開口 46被排入大氣。如果將消音器設計為地 下單元或部分地下單元，則排出口 46需要恰好延伸到地f-面以上而不致使 氮氣被阻塞。對于地面上的設計，此出口處的防雨罩應S滿足大多數(shù)應用。
在用于上述鼓風機的消音器中，有三個串聯(lián)的反應:l: 無論反應室數(shù)量 多少，反應室都通過將聲波反射回其源頭來降低輻射噪聲級。該消音器利用 氣體流道的.橫斷區(qū)域中的膨脹和收縮以提供反應消音。反應室主要對低頻噪 聲(150-250Hz)的衰減有效。
根據(jù)眾所周知的一維消音器理論，在單反應室內(nèi)的傳輸損失的大小取決 于入口、出口以及腔室面積的尺寸，而反應室的長度決定；'消音器的有效頻 率范圍。因此，腔室長度的選擇對于有效消音是非常重要的。如果腔室長度 等于波長的四分之一整數(shù)倍(L=X /4， /4, 5X /4， )，則傳輸損失將 達到最大。另一方面，如果腔室長度等于波長的二分之 整數(shù)倍(L=X /2, X ， /2，…)，則傳輸損失將變?yōu)榱恪?br> 記住此理論，三個反應室中的每一 個設計為在相關頻率范圍內(nèi)提供傳輸 損失的期望水平。由反應室的數(shù)目(例如，3個)所提供的總傳輸損失為傳 輸損失的數(shù)量(例如，3個)的每一個的總和。圖5中示出了通過上述實施 例的三個腔室的每一個計算出的理論傳輸損失(噪聲衰減)以及它們的和， 該理論傳輸損失是聲波頻率的函數(shù)。反應室設計為在50-250Hz的頻率范圍 內(nèi)提供大約40-50dB的傳輸損失。
吸收室通過在振蕩氣體微粒和纖維性/多孔的噪聲吸收材料之間的空隙中的摩擦把聲音能量轉(zhuǎn)變成熱量而衰減噪聲。吸收室在衰減中高頻噪聲中是 有效的。
在以上論述的示例性消音器中，吸收噪聲衰減發(fā)生在三個上部充氣室內(nèi)
(plenum chambers)。這些室的內(nèi)表面加襯有吸收材料(例如，2"的厚玻 璃纖維)。在下面示例中描述的試驗單元中，由于該單元只在較短時間內(nèi)使 用，因此僅僅安裝了棵露的玻璃纖維。但是，諸如玻璃纖維面的吸收材料可 覆蓋有帶孔薄板(例如，帶孔金屬薄板)以提供吸收材料附加保護而防止表 面損壞。此類穿孔可優(yōu)選為25-50%的開孔區(qū)域范圍內(nèi)，，
如上所述，除了玻璃纖維，商用可行材料也能用作噪聲吸收材料。當采 用玻璃纖維或類似玻璃纖維材料時， 一個重要的標準就是該材料應當承受大 于40ft/s的流速。此外，它的吸噪特性在溫度升高到大約為300° F時不能 退化。只要材料的噪聲吸收特性在鼓風機出口的溫度(例如大約300。 F) 和高表面流速下不退化，那么除了玻璃纖維，諸如礦棉、尼龍纖維或類似材
料也能用作吸收室的噪聲吸收材料。同樣可以采用這些材料的組合物。在一 些具體實施例中，吸收室被設計成可以總共提供大約50dB的噪聲衰減。但
是，更一般地，吸收室的幾何形狀和吸收材料的噪聲吸收系數(shù)決定了吸收室 所提供的總衰減量(傳輸損失)。圖6中示出了一個、兩個和三個吸收室的 情況下每個倍頻帶的預計計算傳輸損失。如圖6所示，吸收室對較高頻的噪 聲比低頻噪聲更有效(例如，在頻率范圍為140-M0Hz時，三室吸收部分能 夠提供25-30dB的噪聲衰減，與之相對，在更高頻率時衰減接近50dB)。然 而，實際上總的衰減可能會更高，因為進入的聲波并不是純粹的低頻噪聲， 而是由于諧頻同樣也具有較高頻噪聲。
在設計消音器時另一個需要考慮的重要因素是由鼓風機出口處的消音 器引起的壓降(或背壓)量。較低壓降對于較高總體車間效率是期望的。計 算機模擬和試驗結(jié)果都建議了 ，在峰值流速條件下，設仔有三個串聯(lián)的反應 室和三個吸收充氣室的消音器產(chǎn)生大約0.15psi的壓降。正如預想的，由于流速多次膨脹和收縮，壓降主要發(fā)生在反應室。這比一些典型的鋼殼消音器 的壓降要小得多。由于車間并不是持續(xù)以峰值流速運行，因此平均壓降預計 更小，而在某些情況下更小。
可將部件構建垂直延伸的結(jié)構，也可將其構建為水平延伸的結(jié)構或垂直 和水平延伸結(jié)構的組合。在垂直延伸中，多個部分能夠在非常有限的空間里 進行構建。當空間受限時，這是有利的?？商鎿Q地，水平延伸結(jié)構可建在地 下以節(jié)省空間。另外，地下單元可經(jīng)由土壤提供附加隔音。既然由于主要是 低頻震動在這些腔室中得以衰減，也可將消音器設計成部分地下單元，例如 將反應室安置在地下。采用各種不同的布置取決于工廣廠R的可用空間。在 某些情況下，盡管不存在其它限制，但廠區(qū)空間也是非常有限的。
如下面所述，在試驗單元的反應部分中將腔室分隔的壁具有多個直徑為
2英尺的圓形開口。但是，只要腔室的排出口的總面積大于入口約33% (出 于壓降考慮)，這些開口的形狀可以是矩形的或其它任何一種形狀。出于說 明原因，分隔壁34上可具有多于三個的開口 ，或者在第二分隔壁36和第三 分隔壁38上可具有多于四個的開口。如果孔的數(shù)量增加，則孔的大小應當 相應地減小，用以在壁上保持大約相同的總開孔面積D
消音室的目前幾何形狀在反應室中提供了必要的噪聲消除。另外，將阻 抗管安置在開口中以改善相關頻率范圍內(nèi)的傳輸損失。這些管和室的相對長 度，以及聲波的波長決定了噪聲衰減的改善。在每個腔室中管的長度應當優(yōu) 選為腔室長度的一半以提供最大噪聲衰減。這些管的表面上所具有的穿孔能 進一步增加噪聲衰減。
在下面提到的試驗單元中，混凝土壁的厚度為12" 設置此厚度的原 因之一是為垂直延伸消音器提供結(jié)構支撐。在水平延伸裝置或地下單元的情 況下，壁厚與12〃相比可以薄些，有6〃到8"。
在下面的示例中，該單元包括三個反應室和三個吸收室?？蓽p少或增加腔室的數(shù)量以提供必需的噪聲衰減。可供選擇地，可將這些腔室中的一些設 計為同時提供反應噪聲衰減和吸收噪聲衰減。例如，最接近吸收室的靠后級 反應室的內(nèi)表面可由噪聲吸收材料覆蓋以改善這些腔室中的噪聲衰減。此反 應室應當優(yōu)選為與吸收室直接流通的反應室，其原因在于震動級應當明顯降 低以避免損壞吸收材料或其安裝。因此，這種腔室就能同時提供反應噪聲衰 減和吸收噪聲衰減。
下面示例中腔室和消音器的特殊尺寸特別為在標稱運行條件下提供
35000scfm流速的大型鼓風機設計的。對于較大或較小鼓風機尺寸，通過簡 單地保存所有流動部分中的容積流速的比率而設計消音器,，也就是說，例如 使用多提供25%輸出量的鼓風機將帶來流動區(qū)域25%的增加。
為了增加吸收消音，如前面所論述的，可將內(nèi)垂直壁板和水平壁板安置 在吸收室內(nèi)部。這些壁板把流動區(qū)域分隔成兩個、三個、四個或其它數(shù)量的 部分，并且這些分隔壁的兩面都覆蓋有噪聲吸收材料以提供額外的噪聲衰 減。
示例
為了證實分析推測，通過構建具有前述尺寸和幾何結(jié)構的混凝土消音器 的試驗單元來進行一項試驗研究。更具體來說，如圖2-圖4所示，該消音器 包括加襯有厚度為2〃的玻璃纖維的三個反應室和三個吸收室。該消音器設 計用來與能以35000scfm的空氣流動、1400-2200rpm的轉(zhuǎn)速運行的鼓風機一 起運行。
在每個腔室上安置有壓力波動傳感器以測量聲壓級因此測量每個腔 室的有效性。利用鼓風機的不同真空條件來進行測量轉(zhuǎn)子的不同轉(zhuǎn)速。
圖7顯示了在鼓風機轉(zhuǎn)速為1800rpm， 2000rpm， 2200rpm時鼓風機出口 和消音器中每個腔室的出口以及鼓風機入口在lpsi (磅每平方英寸)，3psi， 5psi和7psi的壓力下運行的聲壓級測試結(jié)果(當轉(zhuǎn)速固定在1800rpm時，閥設置為lpsi，記錄數(shù)據(jù)，然后，閥切換到3psi,記錄數(shù)據(jù)，以及將閥切換到
5psi和7psi等)。鼓風機出口 (從頂部的第一個)和腔室3出口 (從頂部的
第四個)之間的測量聲壓級的比較提供了三個反應室組合的有效性。如所設
計的，反應室總共提供了大約40-50dB的噪聲衰減。相似地，腔室3 (從頂 部的第四個)的出口和腔室6 (最后一個腔室)的出口之間的聲壓級的比較 顯示了三個吸收室的總體有效性。測量結(jié)果顯示吸收室衰減了大約20-25dB 的噪聲。同樣重要的是，注意到消音器出口處測得的聲壓級受鼓風機和電機 噪聲的影響，例如消音器的最后一個腔室中的測量顯示，相對于消音器出口 以外的幾英尺，吸收室的噪聲衰減高出大約10dB。該試驗單元位于室內(nèi)。 因此，相對于室外單元，測試結(jié)果可能會收到影響。但是，反應室和吸收室 的測量結(jié)果都很符合分析推測。
本技術領域的技術人員應當清楚，可容易地將以上公開的具體實施例用 作更改或設計用于實現(xiàn)與本發(fā)明目的相同的其它結(jié)構的基礎。本技術領域的 技術人員應當認識到，等同構建方法不會脫離所附權利要求所闡述的本發(fā)明 的設計思想和保護范圍。
權利要求
1、一種用于衰減噪聲的消音器，該消音器包括至少一個反應室，該至少一個反應室通過一分隔壁從其它室分開，每個分隔壁中包括在其中的至少一個開口；以及具有一分隔壁的至少一個吸收室，其中該至少一個吸收室提供通過該至少一個吸收室的盤旋通道。
2、 根據(jù)權利要求1所述的消音器，其中該消音器由混凝土形成。
3、 根據(jù)權利要求2所述的消音器，其中該至少一個吸收室的內(nèi)壁加襯有 至少一種噪聲吸收材料。
4、 根據(jù)權利要求3所述的消音器，其中該至少一個被覆蓋的吸收室吸收 并降低頻率在250Hz以上的噪聲。
5、 根據(jù)權利要求3所述的消音器，其中該至少一種吸收材料從包括玻璃 纖維、3皮璃棉、礦棉和尼龍纖維的組群中被選出。
6、 根據(jù)權利要求5所述的消音器，其中該至少一種吸收材料包括玻璃纖維。
7、 根據(jù)權利要求6所述的消音器，其中該至少一個被覆蓋的吸收室還包 括設置在該至少 一種吸收材料的表面上的帶孔金屬薄板
8、 根據(jù)權利要求7所述的消音器，其中該帶孔金屬薄板包括大約25-50% 的開孔區(qū)域。
9、 根據(jù)權利要求1所述的消音器，其中該消音器將噪聲級降低為90dBA 或更<氐。
10、 根據(jù)權利要求1所述的消音器，其中該消音器衰減來自鼓風機的噪聲。
11、 根據(jù)權利要求10所述的消音器，其中該真空鼓風權是基于吸附的氣體分離系統(tǒng)(an adsorption-based separation system)的部件
12、 根據(jù)權利要求1所述的消音器，其中該至少--個反應室的至少一個 開口包括在該至少一個反應室的至少一個開口內(nèi)的一阻抗管;
13、 根據(jù)權利要求l所述的消音器，其中反應室的教量為3，吸收室的數(shù) 量為3。
14、 根據(jù)權利要求1所述的消音器，其中反應室的數(shù)量為5，吸收室的數(shù) 量為2。
15、根據(jù)權利要求l所述的消音器，其中該至少一個反應室由從混凝土， 石,和砌筑塊的組群中選出的材料形成。
全文摘要
本發(fā)明總體涉及使用消音器使真空鼓風機噪聲衰減，更具體來說，本發(fā)明涉及一種低成本、可靠的、高效的消音器，其用于在通向大氣的消音器開口處將基于吸附的氣體分離車間中來自真空鼓風機的排放口或送風機入口的噪聲級降低到大約90dBA或更低。該消音器包括用來衰減低頻震動的至少一個反應室(28，30，32)和用來衰減中頻噪聲到高頻噪聲的至少一個吸收室(40，42，44)。
文檔編號F01N1/02GK101460713SQ200780020351
公開日2009年6月17日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權日2006年4月3日
發(fā)明者C·E·切利克, J·斯莫萊爾克, M·V·巴索特利 申請人:普萊克斯技術有限公司