水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，包括輸水管和消聲器外殼，固定連接有輸水管的消聲器外殼殼體一端內(nèi)側(cè)面上固定安裝有擴張穿孔管；在所述消聲器外殼的另一端位置固定設(shè)置有端板；在該端板上還固定連接有分流穿孔管，在該分流穿孔管內(nèi)端的端口位置固定設(shè)置有節(jié)流環(huán)；所述擴張穿孔管的內(nèi)徑大于分流穿孔管的外徑，擴張穿孔管的內(nèi)端與分流穿孔管的內(nèi)端有間隙地相互固定套接，所述輸水管的過流截面積小于端板孔過流截面積與分流穿孔管的過流截面積之和。該穩(wěn)流寬頻帶消聲器不僅能實現(xiàn)水管路的寬頻帶消聲，而且能有效穩(wěn)定水管路出口端的流場，降低水噴流速度和壓力，從而有效降低水管路端口噪聲，實現(xiàn)了穩(wěn)流和寬頻帶消聲的效果。
【專利說明】水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消聲技術(shù)裝備，尤其涉及水管路系統(tǒng)水動力噪聲的消聲器。
【背景技術(shù)】
[0002]在水管路系統(tǒng)中，泵、閥門、彎頭以及通道截面突變都會產(chǎn)生流體動力性噪聲，而且這種通過管路傳播的噪聲幾乎不隨傳播距離的增加而衰減，最終從管道端口直接向外輻射，形成嚴重的輻射噪聲源。此外，水管路中的水從管口流出時，由于出口端流場產(chǎn)生突變，水將以噴流的形式流出，水噴流速度和噴流壓力的脈動也會引發(fā)管路振動并產(chǎn)生噴射噪聲。尤其對于船舶、潛艇等艇內(nèi)空間狹小或具有其它戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性要求的艦船，管路噪聲及其管端口噪聲顯得尤為突出。因此，對于艦船而言，水管路噪聲不僅影響船舶的隱蔽性和設(shè)備運行的安全可靠性，而且也會對海洋聲學環(huán)境產(chǎn)生較大影響。
[0003]雖然水管道與空氣管道中的壓力脈動存在顯著的區(qū)別:首先空氣噪聲和水噪聲具有不同的介質(zhì)，空氣介質(zhì)的特性阻抗和水的特性阻抗相差3000多倍；其次常用于空氣介質(zhì)中的吸聲、隔聲材料在液體介質(zhì)中基本是透聲的，還有空氣的壓縮性好，空氣中的消聲器大都工作在較低壓力下，而水管路消聲器要承受很寬的工作壓力范圍，因此水消聲器和空氣消聲器在消聲機理上存在很大的差異。盡管在空氣消聲器已經(jīng)發(fā)展較為成熟，但人們對水管路消聲器的研究相對較少，由于水和空氣這兩種流體介質(zhì)性質(zhì)的差異，水管路消聲器的設(shè)計并不能完全借鑒或照搬空氣消聲器的設(shè)計方法，因此對水管路消聲器的研究顯得十分必要和迫切。
[0004]中國專利申請201310009357.1公開了一種串接于水管路中的壓力自平衡水動力噪聲器，它是在穿孔管段的外側(cè)套裝有桶裝殼體，在穿孔管段和桶裝殼體之間填充有可壓縮彈性元件，從而構(gòu)成了一蓄能器消聲結(jié)構(gòu)，雖然該噪聲消聲器能抑制管路中壓力脈動，具有降低管路噪聲的作用，但其消聲頻帶較窄，難以抑制寬頻水動力噪聲，更不能穩(wěn)定管路出口端的噴射流場，降低端口噴射噪聲，而恰恰這種端口振動和噪聲的幅射效率高，對環(huán)境和艦艇的隱蔽性影響最為直接。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水管路穩(wěn)流寬頻消聲器，它不僅能實現(xiàn)水管路的寬頻帶消聲，而且能有效穩(wěn)定水管路出口端的流場，降低水噴流速度和壓力，從而有效降低水管路端口輻射噪聲和噴流產(chǎn)生的二次噪聲。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，包括輸水管和消聲器外殼，該輸水管穿過消聲器外殼的一端而固定連接于消聲器外殼的殼體上，固定連接有輸水管的消聲器外殼殼體一端內(nèi)側(cè)面上固定安裝有擴張穿孔管，該擴張穿孔管的內(nèi)徑大于輸水管的外徑；在所述消聲器外殼的另一端位置固定設(shè)置有端板，該端板上設(shè)置有端板孔；在該端板上還固定連接有分流穿孔管，該分流穿孔管伸向消聲器外殼的殼體內(nèi)，在該分流穿孔管內(nèi)端的端口位置固定設(shè)置有節(jié)流環(huán)；所述擴張穿孔管的內(nèi)徑大于分流穿孔管的外徑，擴張穿孔管的內(nèi)端與分流穿孔管的內(nèi)端有間隙地相互固定套接，所述輸水管的過流截面積小于端板孔過流截面積與分流穿孔管的過流截面積之和。
[0007]所述端板上各端板孔的過流截面積之和大于或等于分流穿孔管過流截面積。
[0008]所述輸水管以及擴張穿孔管均為圓形管，該擴張穿孔管的內(nèi)徑與輸水管的內(nèi)徑之比為1.5?2.0。
[0009]所述節(jié)流環(huán)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述分流穿孔管為圓形管，分流穿孔管的內(nèi)徑與節(jié)流環(huán)的內(nèi)徑之比為1.5?2.0。
[0010]所述擴張穿孔管的內(nèi)端與分流穿孔管的內(nèi)端通過支撐板有間隙地相互固定套接。
[0011]所述輸水管、擴張穿孔管和分流穿孔管的管中心線處于同一直線上。
[0012]所述擴張穿孔管管壁上的擴張管穿孔的孔徑等于分流穿孔管管壁上的分流管穿孔的孔徑；
擴張穿孔管上穿孔率為15% — 30% ;分流穿孔管上的穿孔率為15% — 30%。
[0013]所述擴張管穿孔和分流管穿孔的孔徑均為6 — 20mm。
[0014]所述消聲器外殼包括圓管段和橢圓封頭，圓管段和橢圓封頭相互密封連接。
[0015]在上述結(jié)構(gòu)中，由于固定安裝于消聲器外殼殼體內(nèi)側(cè)面的擴張穿孔管及消聲器殼體截面尺寸均大于輸水管直徑，沿輸水管進入的流道形成膨脹結(jié)構(gòu)，聲波在該管道截面的突擴造成通道內(nèi)聲阻抗突變，使聲波傳播方向發(fā)生改變，在管道內(nèi)發(fā)生反射、干涉現(xiàn)象，從而有效實現(xiàn)了一次中低頻噪聲的消聲。又由于擴張穿孔管采用管壁穿孔結(jié)構(gòu)，穿孔的阻尼作用將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散，大大降低噪聲脈動，擴張穿孔管上的穿孔在流體粘性作用下產(chǎn)生阻尼實現(xiàn)了對高頻噪聲的一次消聲；并且當系統(tǒng)固有頻率與噪聲頻率相同時產(chǎn)生共振，消耗聲能最多。還由于在分流穿孔管的端口設(shè)置有節(jié)流環(huán)，一方面通過節(jié)流環(huán)進入分流穿孔管的流道膨脹，聲波在該管道截面又發(fā)生突擴造成該通道內(nèi)聲阻抗突變，在該管道再次發(fā)生反射、干涉現(xiàn)象，形成二次的中低頻噪聲消聲；另一方面節(jié)流環(huán)的分流作用，迫使水流分別沿擴張穿孔管上的擴張管穿孔、擴張穿孔管與分流穿孔管間的間隙流道以及節(jié)流環(huán)內(nèi)孔流道分流，使水流的流速大大降低，水流壓力減少，有效地抑制噴流產(chǎn)生的二次噪聲。再由于分流穿孔管也同樣采用管壁穿孔結(jié)構(gòu)，它不僅利用該管壁穿孔的阻尼作用再次降低噪聲脈動，實現(xiàn)對高頻噪聲的二次消聲和共振消聲；而且該管壁穿孔實現(xiàn)了分流穿孔管管壁兩側(cè)的水壓平衡，出水水流更加穩(wěn)定。采用上述結(jié)構(gòu)后，從分流穿孔管和端板孔流出的水流速度和噴射距離在大大降低，流場得此穩(wěn)定，水壓得以平抑，既大幅度減輕了水流流體的噴射噪聲，又避免水流沖擊所引發(fā)的振動和噪聲。因此本發(fā)明采用流道膨脹、多孔多路分流原理產(chǎn)生穩(wěn)定流場，降低出水端口處水噴流速度和射流距離；采用聲波反射與小孔阻尼吸聲原理，利用膨脹、節(jié)流、分流、共振和阻尼吸聲的合理匹配，實現(xiàn)寬頻(50-10000Hz )消聲效果；采用突擴與節(jié)流、管壁穿孔實現(xiàn)在外形尺寸受限條件下全頻段IOdB以上的消聲量。由于采用了多孔多路分流式設(shè)計，不僅可以做到流動阻力低，還可以有效地防止海生物的生長且方便清理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器作進一步詳細的說明。[0017]圖1是本發(fā)明水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器一種實施方式的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)中擴張穿孔管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1所示結(jié)構(gòu)中分流穿孔管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是是圖1所示結(jié)構(gòu)中端板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，I一連接法蘭、2—輸水管、3—消聲器外殼、4一擴張穿孔管、5—擴張管穿孔、6一支撐板、7—節(jié)流環(huán)、8—分流穿孔管、9一分流管穿孔、10一端板孔、11一端板、12一端板中心孔。
【具體實施方式】
[0019]在圖1所示的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器中，消聲器外殼3由圓管段和橢圓封頭段組成，圓管段和橢圓封頭通過焊接相互固定密封連接在一起；當然該消聲器外殼3也可以通過整體成型而成。圓管結(jié)構(gòu)的輸水管2的一端穿過消聲器外殼3的橢圓封頭而固定連接于消聲器外殼3的殼體上，輸水管2的另一端固定連接有連接法蘭1，以便將消聲器安裝于水管路上。在所述消聲器外殼3上固定連接有輸水管的橢圓封頭一端的殼體內(nèi)側(cè)面上固定安裝有擴張穿孔管4。如圖2所示，該擴張穿孔管4為圓管結(jié)構(gòu)，在擴張穿孔管4的管壁上均勻地設(shè)置有112個孔徑為直徑15_的擴張管穿孔5，擴張穿孔管4的穿孔率選擇在15%一30%,擴張穿孔管4的內(nèi)徑大于輸水管2的內(nèi)徑，該擴張穿孔管4內(nèi)徑與輸水管2內(nèi)徑之比優(yōu)先選擇為1.5-2.0,以在流道形成膨脹結(jié)構(gòu)。
[0020]在消聲器外殼3的另一端位置通過焊接固定連接有端板11。如圖4所示，端板11呈圓板結(jié)構(gòu)，在端板11的圓心位置有用于連接分流穿孔管8的端板中心孔12，在端板板面的同一圓周上均勻分布有12個直徑為30mm的端板孔10。端板11上焊接有分流穿孔管8，該分流穿孔管8伸向消聲器外殼3的殼體內(nèi)；如圖3所示，分流穿孔管8也為圓管結(jié)構(gòu)，在分流穿孔管8的管壁上均勻地設(shè)置有16個孔徑也為直徑15mm的分流管穿孔9，其穿孔率也選擇在15% — 30%。在分流穿孔管9伸向殼體一端的端口位置固定設(shè)置有節(jié)流環(huán)7，節(jié)流環(huán)7采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其外徑與分流穿孔管9的內(nèi)徑相適應(yīng)，內(nèi)徑為流道圓孔?？紤]到節(jié)流環(huán)7的分流作用以及流道的膨脹結(jié)構(gòu)，分流穿孔管8的內(nèi)徑與節(jié)流環(huán)7的內(nèi)徑之比最好選擇為1.5-2.0。擴張穿孔管4的內(nèi)徑大于分流穿孔管8的外徑，使得擴張穿孔管4的內(nèi)端與分流穿孔管8的內(nèi)端能有間隙地相互套接，擴張穿孔管4的內(nèi)端和分流穿孔管8的內(nèi)端是通過三個板狀的支撐板6使得兩者相互有間隙地固定套接，從而在該間隙形成流道。
[0021]為了實現(xiàn)穩(wěn)流和平抑水流壓力，降低水噴流速度和噴射距離，用于進水的輸水管2的過流截面積小于端板孔10的過流截面積與分流穿孔管2的過流截面積之和；為了保證水流從消聲器出口端平穩(wěn)均勻流出，端板11上各個端板孔10的過流截面積之和大于或者等于分流穿孔管8的過流截面積。在本實施中，輸水管2的過流截面積為輸水管的管內(nèi)橫截面積，分流穿孔管8的過流截面積也為分流穿孔管的管內(nèi)橫截面積，端板孔10的過流截面積為端板孔的孔面積。呈圓管結(jié)構(gòu)的輸水管2、擴張穿孔管4和分流穿孔管8的管中心線均處于同一直線上，以減少流道阻力，均衡流道流速。擴張管穿孔5和分流管穿孔9的孔徑優(yōu)先選擇為6—20mm。
【權(quán)利要求】
1.一種水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，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)的一端而固定連接于消聲器外殼(3)的殼體上,其特征在于:固定連接有輸水管(2)的消聲器外殼(3)殼體一端內(nèi)側(cè)面上固定安裝有擴張穿孔管(4)，該擴張穿孔管(4)的內(nèi)徑大于輸水管(2)的外徑；在所述消聲器外殼(3)的另一端位置固定設(shè)置有端板(11)，該端板(11)上設(shè)置有端板孔(10);在該端板(11)上還固定連接有分流穿孔管(8)，該分流穿孔管(8)伸向消聲器外殼(3)的殼體內(nèi)，在該分流穿孔管(8)內(nèi)端的端口位置固定設(shè)置有節(jié)流環(huán)(7);所述擴張穿孔管(4)的內(nèi)徑大于分流穿孔管(8)的外徑，擴張穿孔管(4)的內(nèi)端與分流穿孔管(8)的內(nèi)端有間隙地相互固定套接，所述輸水管(2)的過流截面積小于端板孔(10)過流截面積與分流穿孔管(8)的過流截面積之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述端板(11)上各端板孔(10)的過流截面積之和大于或等于分流穿孔管(8)過流截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述輸水管(2)以及擴張穿孔管(4)均為圓形管，該擴張穿孔管(4)的內(nèi)徑與輸水管(2)的內(nèi)徑之比為1.5?2.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述節(jié)流環(huán)(7)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述分流穿孔管(8)為圓形管，分流穿孔管(8)的內(nèi)徑與節(jié)流環(huán)(7)的內(nèi)徑之比為 1.5 ?2.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述擴張穿孔管(4)的內(nèi)端與分流穿孔管(8)的內(nèi)端通過支撐板(6)有間隙地相互固定套接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:輸水管(2)、擴張穿孔管(4)和分流穿孔管(8)的管中心線處于同一直線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述擴張穿孔管(4)管壁上的擴張管穿孔(5)的孔徑等于分流穿孔管(8)管壁上的分流管穿孔(9)的孔徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:擴張穿孔管(4)上穿孔率為15% — 30% ;分流穿孔管(8)上的穿孔率為15% — 30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述擴張管穿孔(5)和分流管穿孔(9)的孔徑均為6— 20mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項的所述的水管路穩(wěn)流寬頻帶消聲器，其特征在于:所述消聲器外殼(3)包括圓管段和橢圓封頭，圓管段和橢圓封頭相互密封連接。
【文檔編號】F16L55/033GK104006260SQ201410249327
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】季振林, 梅冬生, 梅東興, 徐森 申請人:江蘇業(yè)安環(huán)保設(shè)備科技有限公司