低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器的制造方法
【專利摘要】本實用新型分開了一種低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，包括輸水管和消聲器外殼，在消聲器外殼內(nèi)的輸水管外側還設置有分隔管，分隔管與輸水管之間形成膨脹腔，在消聲器外殼與分隔管之間所形成的腔室被腔室分隔壁分隔成共振腔和蓄能腔；共振腔通過共振頸管與輸水管相連通；該蓄能腔內(nèi)至少設置有一蓄能器，在與蓄能腔對應的分隔管的管壁上設有分隔管穿孔；在所述輸水管管內(nèi)中段位置設置有節(jié)流環(huán)，在節(jié)流環(huán)前后側的輸水管的管壁上均設有輸水管穿孔。該復合式水管路消聲器，不僅能實現(xiàn)寬頻消聲，而且具有低流體流動阻力的特點，廣泛適用于各種水管路消聲中，尤其是船舶、艦艇等的通海水管路系統(tǒng)消聲中。
【專利說明】低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種消聲技術裝備，尤其涉及用于抑制水管路系統(tǒng)動力噪聲的消聲器。

【背景技術】
[0002]水管路系統(tǒng)在電力、石化等各類工業(yè)裝置，以及船舶、艦艇和日常生活中廣泛應用；振動噪聲是管路系統(tǒng)中普遍存在的問題。在艦艇及民用船舶上存在各種程度的管道噪聲，如進排水管路噪聲、船舶通海管噪聲等等。而對于潛艇而言，由于艇內(nèi)空間狹小，管道噪聲問題尤為突出，不僅影響船舶的隱蔽性，而且會對海洋聲學環(huán)境產(chǎn)生較大影響。
[0003]管路系統(tǒng)中各類水泵在工作狀態(tài)下，由于周期性吸排水的工作特點，在管路內(nèi)不可避免地產(chǎn)生較強的流體動力性噪聲，這類噪聲呈現(xiàn)出明顯的低頻線譜和中高頻的連續(xù)譜特點。另一方面，當管路內(nèi)的水流經(jīng)閥門和彎頭時還將產(chǎn)生較強的水動力性噪聲，且以中高頻成分為主。這兩種噪聲將沿管路傳播，并由管口輻射到周圍環(huán)境中，形成管口噪聲輻射。為獲得管口附近比較安靜的聲學環(huán)境，需要在管路上安裝消聲器。良好的消聲器設計需要覆蓋聲級較高的主要頻帶，并對不同的頻段結合降噪要求達到所需的降噪量，從而實現(xiàn)聲學意義上的優(yōu)化設計。此外，水管路消聲器設計除需滿足消聲指標要求外，還應做到流動阻力低，結構上滿足強度要求和工作狀態(tài)要求等。
[0004]現(xiàn)有的水動力消聲器主要是由空氣消聲器演化而來的擴張式、共振式等抗性消聲結構以及蓄能器，一方面由于水管路中的水噪聲和空氣噪聲具有不同的介質(zhì)，其消聲機理也存在較大差異，空氣消聲器并不完全適用水消聲；另一方面在水管路系統(tǒng)中，除由泵和閥門等主要噪聲源產(chǎn)生的低頻噪聲，還存在中高頻噪聲，很難通過單一消聲模式進行足夠的衰減。因而在現(xiàn)有管路中安裝的水管路消聲器，往往存在消聲頻帶窄，難以覆蓋聲級較高的噪聲頻帶，并且容易在管路中形成較大的流動阻力。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，它不僅結構合理、流動阻力低，而且能實現(xiàn)對水管路的寬頻帶消聲。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，包括輸水管和消聲器外殼，該輸水管穿過消聲器外殼殼體而固定連接于消聲器外殼上，在所述消聲器外殼內(nèi)的輸水管外側還設置有分隔管，分隔管與輸水管之間形成膨脹腔，在消聲器外殼與分隔管之間所形成的腔室被腔室分隔壁分隔成共振腔和蓄能腔；該共振腔位于輸水管的進水端一側，共振腔通過共振頸管與輸水管相連通；蓄能腔位于輸水管的出水端一側，該蓄能腔內(nèi)至少設置有一蓄能器，在與蓄能腔對應的分隔管的管壁上設有分隔管穿孔；在所述輸水管管內(nèi)中段位置設置有節(jié)流環(huán)，在節(jié)流環(huán)前后側的輸水管的管壁上均設有輸水管穿孔。
[0007]所述共振頸管為連通共振腔和輸水管的圓形管。
[0008]所述蓄能器為充氣氣囊。所述蓄能腔內(nèi)至少設置有二蓄能器，各蓄能器具有不同的充氣壓力，且每一蓄能器被蓄能腔分隔板所分隔。
[0009]圓環(huán)狀的節(jié)流環(huán)固定設置于輸水管的管內(nèi)壁上，該節(jié)流環(huán)的橫截面為等腰形。
[0010]所述輸水管穿孔和分隔管穿孔的孔徑均為6 — 20mm ;輸水管穿孔段的穿孔率為15% — 30% ;分隔管穿孔段的穿孔率為15% — 30%。
[0011]所述輸水管、分隔管及消聲器外殼的管殼均為圓形管，且管中心線均處于同一直線上。
[0012]在上述結構中，由于在輸水管管中設有節(jié)流環(huán)，且在節(jié)流環(huán)前后側的輸水管壁上均設有輸水管穿孔，節(jié)流環(huán)使輸水管中的部分流體從前側輸水管穿孔流出而進入膨脹腔后，再經(jīng)過節(jié)流環(huán)后側的輸水管穿孔回流到輸水管的管道中，在結構中，一方面通過流道的突擴膨脹和收縮，聲波在膨脹和收縮管道截面的突變造成該通道內(nèi)聲阻抗的突變，使聲波傳播方向發(fā)生改變，在管道內(nèi)發(fā)生反射和干涉現(xiàn)象，從而有效地實現(xiàn)中、低頻噪聲的消聲；節(jié)流環(huán)后側輸水管的突擴也形成中低頻噪聲的消聲。更重要的是節(jié)流環(huán)使流體往復穿過節(jié)流環(huán)前后兩側的穿孔，穿孔的阻尼作用將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散，大大降低了噪聲脈動，輸水管上的穿孔在流體粘性作用下產(chǎn)生阻尼實現(xiàn)對高頻噪聲的消聲。又由于本實用新型中共振腔和共振頸管構成一 Helmholtz旁支型共振式消聲器結構，當聲音在輸水管中傳播到共振腔頸管與輸水管交叉處時，由于聲阻抗突變，使部分聲能反射回去，一部分聲能傳入頸管和共振腔而消耗能量；尤其當聲波頻率與共振腔固有頻率接近或相等時，將激起共振，共振腔吸收和消耗大量聲能，對水泵葉頻噪聲具有良好的衰減能力，這種Helmholtz共振式消聲器具有結構簡單、消聲量高和壓力損失小的特點。還由于在蓄能腔內(nèi)置有蓄能器，且與蓄能腔對應的分隔管壁上設有穿孔，采用蓄能器組抑制低頻壓力脈動，各個蓄能器充裝不同壓力的氮氣，當水流壓力高于蓄能器充氣壓力時，水通過蓄能器孔進入到本體與隔膜形成的容腔中，隔膜收縮，吸收水流中高于平均流量的脈動部分；當水流壓力低于蓄能器充氣壓力時，隔膜擴張，容腔中水流從蓄能器孔流入管道中，補充低于平均流量的脈動部分，從而實現(xiàn)水流壓力脈動的衰減。也由于本實用新型中輸水管采用直通式結構，不僅可以做到流動阻力低，而且有效地防止海生物的生長，并且能方便地清理管中雜物，從而實現(xiàn)了高、中、低頻帶的寬頻消聲，且流動阻力低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器作進一步詳細說明。
[0014]圖1是本實用新型低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器一種【具體實施方式】的剖面結構示意圖。
[0015]圖中，I一進水端、2—輸水管、3—消聲器外殼、4一共振頸管、5—分隔管、6—共振腔、7—腔室分隔壁、8—節(jié)流環(huán)、9 一蓄能腔、10—蓄能腔分隔板、11 一蓄能器、12—分隔管穿孔、13—輸水管穿孔、14一膨脹腔、15—出水端。

【具體實施方式】
[0016]在圖1所示的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器中，消聲器外殼3由圓管段和兩端端板組成，圓管段和端板通過焊接而相互固定連接成消聲器外殼殼體。圓管結構的輸水管2依次穿過消聲器外殼3前、后兩端的端板而固定連接于消聲器外殼3的殼體上,在輸水管2的兩端還可分別固定安裝連接法蘭(圖中未示出)，以便將該消聲器串聯(lián)于水管路上。在消聲器外殼3內(nèi)還固定設置有分隔管5，該分隔管5位于輸水管5的外側，分隔管5呈圓管結構，兩管端分別固定連接于消聲器外殼3的兩端板上。在分隔管5與輸水管2之間形成環(huán)形的膨脹腔14 ;在消聲器外殼3與分隔管5之間所形成的環(huán)形的腔室被腔室分隔壁7分隔成共振腔6和蓄能腔9。
[0017]環(huán)繞于分隔管5外周的共振腔6呈圓環(huán)結構，其位于輸水管2的進水端I 一側，該共振腔6通過共振頸管4與輸水管2相連通。該共振頸管4是連通共振腔6和輸水管2 —根或若干根圓形直管。設計時可以根據(jù)水泵葉頻噪聲頻率確定該Helmholtz共振器的結構尺寸和固有頻率，使其固有頻率與葉頻率噪聲頻率相同或相近，實現(xiàn)消聲量最大。
[0018]在輸水管2管內(nèi)中段位置的管壁上固定設置有節(jié)流環(huán)8，節(jié)流環(huán)8采用圓環(huán)結構，其外徑與輸水管2的內(nèi)徑相適應，節(jié)流環(huán)8的內(nèi)徑為流道圓孔，節(jié)流環(huán)8的橫截面為等腰形，以減輕流道阻力。在該節(jié)流環(huán)8前、后兩側的輸水管2的管壁上均設有輸水管穿孔13。在節(jié)流環(huán)8的作用下，從輸水管2進水端I進入的流體一部分穿過節(jié)流環(huán)前側的穿孔進入膨脹腔后，再經(jīng)過節(jié)流環(huán)后側穿孔回流到輸水管，最后從出水端15流出；另一部分流體則直接穿過節(jié)流環(huán)而沿輸水管也從出水端15流出。
[0019]同樣環(huán)繞于分隔管5外周的蓄能腔9位于輸水管2的出水端15 —側，該蓄能腔9又被蓄能腔分隔板10分隔成兩個腔室，在每個腔室中各設置一蓄能器11，蓄能器11為充滿氮氣的軟膠氣囊。氣囊中的氣體不限于氮氣，但以惰性氣體為宜。氣囊中充滿氮氣且具有不同的氣體壓力，以吸收平抑不同頻率和振幅的脈動噪聲?；诖?，蓄能腔9根據(jù)消聲頻率的不同，還可以在蓄能腔9內(nèi)置若干個氣囊式蓄能器11，如叁個、肆個、或更多個。在與蓄能腔9對應的分隔管5的管壁上設有分隔管穿孔12，以便流體進入到蓄能腔中，該分隔管穿孔12還兼具阻尼消聲作用。
[0020]在本實施例中，輸水管穿孔13和分隔管穿孔12的孔徑優(yōu)先選擇為6mm — 20mm ；輸水管穿孔段的穿孔率優(yōu)先選擇為15% — 30%，同樣分隔管穿孔段的穿孔率也優(yōu)先選擇為15%一30%,輸水管2、分隔管5及消聲器外殼3管殼的圓管中心線均處于同一直線上，即三管同軸。
【權利要求】
1.一種低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，包括輸水管(2)和消聲器外殼(3)，該輸水管(2)穿過消聲器外殼(3)殼體而固定連接于消聲器外殼(3)上，其特征在于:在所述消聲器外殼(3)內(nèi)的輸水管(2)外側還設置有分隔管(5)，分隔管(5)與輸水管(2)之間形成膨脹腔(14)，在消聲器外殼(3)與分隔管(5)之間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 );該共振腔(6 )位于輸水管(2 )的進水端(I) 一側，共振腔(6 )通過共振頸管(4)與輸水管(2)相連通；蓄能腔(9)位于輸水管(2)的出水端(15)—側，該蓄能腔(9)內(nèi)至少設置有一蓄能器(11)，在與蓄能腔(9)對應的分隔管(5)的管壁上設有分隔管穿孔(12);在所述輸水管(2)管內(nèi)中段位置設置有節(jié)流環(huán)(8)，在節(jié)流環(huán)(8)前后側的輸水管(2)的管壁上均設有輸水管穿孔(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，其特征在于:所述共振頸管(4)為連通共振腔(6)和輸水管(2)的圓形管。
3.根據(jù)權利要求1所述的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，其特征在于:所述蓄能器(11)為充氣氣囊。
4.根據(jù)權利要求1所述的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，其特征在于:所述蓄能腔(9)內(nèi)至少設置有二蓄能器(11)，各蓄能器(11)具有不同的充氣壓力，且每一蓄能器(11)被蓄能腔分隔板(10)所分隔。
5.根據(jù)權利要求1所述的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，其特征在于:圓環(huán)狀的節(jié)流環(huán)(8)固定設置于輸水管(2)的管內(nèi)壁上，該節(jié)流環(huán)(8)的橫截面為等腰形。
6.根據(jù)權利要求1所述的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，其特征在于:所述輸水管穿孔(13)和分隔管穿孔(12)的孔徑均為6 — 20mm ;輸水管(2)穿孔段的穿孔率為15%—30% ;分隔管(5)穿孔段的穿孔率為15% — 30%。
7.根據(jù)權利要求1所述的低流阻寬頻帶復合式水管路消聲器，其特征在于:所述輸水管(2)、分隔管(5)及消聲器外殼(3)的管殼均為圓形管，且管中心線均處于同一直線上。
【文檔編號】F16L55/027GK203927230SQ201420317398
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2014年6月16日
【發(fā)明者】季振林, 梅冬生, 梅東興 申請人:江蘇業(yè)安環(huán)保設備科技有限公司