消声装置和具有其的静音管道制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种消声装置，其以声耦合的方式附接至管道以衰减自管道上游传播至管道下游的声音，其包括：附接至所述管道的底壁；相对于所述底壁大体平行间隔设置的顶壁；用于连接所述底壁和所述顶壁的侧壁，其中所述底壁、所述顶壁和侧壁共同界定出内设有包含至少一个所述入口和至少一个所述出口在内的声音传播路径的内部腔体，其中所述内部腔体内的声音传播路径被构造成用于旁通来自所述管道内的主声音分量。进一步，本实用新型专利技术还包括一种静音管道。

【技术实现步骤摘要】
消声装置和具有其的静音管道
本技术涉及为了降低通过气体和液体所流动的流路传播的噪音而被安装在流路的流路用消声装置。
技术介绍
噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音，会严重妨碍人们正常休息、学习和生活。噪声污染一方面主要来源于交通运输、建筑施工、工业噪声、社会噪音、家庭生活噪声等，所以为了人们生活的舒适度不被噪声影响，降噪就显得尤为重要。另一方面，在载运工具领域，降低航天器起飞时的强噪音可减少其对灵敏元器件的损害；降低潜艇或特种车辆发动机噪声的可测性是提高潜艇或特种车辆生存能力的关键技术之一。以往，已知在气体和液体所流动的流路中，由于不仅流体流动而且也传播噪音，所以安装有用于降低该噪音的传播的消声装置。作为其代表例子，在噪音源多的工厂设备和建筑物中，存在有这些噪音很容易通过管道来传播的问题。为了降低这些噪音，一般可以考虑采用沿着管道的某处插入消声装置的方式来减小不需要的声音。作为一种常用的方式，可以考虑采用包括将压制玻璃或矿物纤维织物、泡沫塑料，或聚酯纤维这样的阻碍材料作为能量吸收材料的阻碍型的消音器。由于声音存在于流中，因此，将吸收材料以隔音板或侧壁衬里的形式设置在流动的流中，是减小声音的有效的方法。然而，这将不可避免地导致压力下降、由湍流产生的噪音和减小的容积流量这样的不利影响。已有的另一种常用方式为亥姆霍兹共振腔，它的工作原理是通过改变声阻尼系数去降低传到腔口的声音反射。具体来说，它可以包括一个封闭的吸声共振结构，该吸声共振结构通过例如小孔与环境相通。当射入到共振吸声结构上的声波波长远大于孔径时，腔体中空气具有弹性，孔颈中的空气柱具有一定的质量，做近似活塞的往复运动。在声波的作用下，由于颈壁的阻尼作用，从而将一部分声能消耗为热能。当入射声波频率与共振器的固有共振频率相吻合时，会激励共振。然而，使用过程中发现，由于共振频率附近阻尼最大，声能消耗最甚，故当偏离共振频率时，吸声效果就较差，且这种亥姆霍兹共振腔难以根据用户现场条件，将吸声结构组配成所需的整体形状。另一方面，其还会给流体的正常流动带来不期望的阻力和影响。声超材料是近年来出现的一种新型吸收噪音的方式。相比传统的消声方式，声超材料主要是通过设计材料特性来形成具有多层特性的复杂材料，例如多层复合材料。因为声波的传播速度会随着材料特性发生变化，这类复杂材料是传入的声波在材料中不断加速。当声波在材料中受到反射后，反射波向外传播的速度会不断变慢。在这两种机制的共同作用下，这类复杂材料类似于一个“声学黑洞”。理想状况下，声音在传入材料后将无法传出，造成几乎100％的声音吸收率。然而，尽管目前提出的声超材料具有良好的吸声性能，但由于其尺寸微小且具有复杂的材料特性和结构，目前的生产技术和制造工艺都无法达到大规模制造声超材料的程度，且这种声超材料的制作成本也居高不下。还需要指出的是，现有的声超材料仅能吸收单频或者较窄频率范围内的噪声，因此它们无法应用于需要降低多频或者宽频的应用场景(比如空调系统的通风管道或汽车进气排气管道，不仅产生单频噪声，而且产生明显的宽频噪声)。使用声超材料进行消音的另外一个明显缺点是未考虑声波传播媒介的运动，比如空气形成的气流。现有声超材料没有充分考虑透风设计甚至没有透风设计，因此管道中的气流会受到风阻力。风阻力会极大地降低管道的通风效率，这同样使得声超材料难于在某些应用场景中正常使用。因此，行业内仍存在提供一种制造工艺简单、能满足不同应用场景要求、能在多个频率段进行有效消声、结构上紧凑的消声装置的需求。
技术实现思路
本技术旨在提供一种能至少部分地解决上述现有技术的种种不足的消声装置。根据本技术的一方面，提供了一种消声装置，所述消声装置以声耦合的方式附接至管道以衰减自管道上游传播至管道下游的声音，其特征在于，所述消声装置包括：附接至所述管道的底壁，其中所述底壁在管道上游侧设有用于接收来自所述管道上游的声音的至少一个入口且在所述管道下游侧设有用于向管道下游传出声音的至少一个出口；相对于所述底壁大体平行间隔设置的顶壁；用于连接所述底壁和所述顶壁的侧壁，其中所述底壁、所述顶壁和侧壁共同界定出内设有包含至少一个所述入口和至少一个所述出口在内的声音传播路径的内部腔体，其中所述内部腔体内的声音传播路径被构造成用于旁通来自所述管道内的主声音分量且所述声音传播路径的长度被设计成使经至少一个所述出口传出的旁通声音分量和在管道内从管道上游传播至管道下游的主声音分量的相位差为被衰减声音的半波周期的M倍或者所述传出的旁通声音分量和所述主声音分量的波长之和为被衰减声音的N倍，其中M为奇数，N为正整数。与现有的声超材料和传统亥姆霍兹共振腔相比，根据本技术的消声装置至少具有以下显著的优势：本技术的消声装置结构简单、对于形状公差和几何设计的要求低、无需高成本的精密加工或者高制造紧密度。同时，本技术的消声装置结构紧凑，对安装空间的要求低。作为本技术的一个优选方面，所述消声装置还包括在所述内部腔体内以平行间隔方式设置的至少一个引导壁，其中所述引导壁用于在所述内部腔体内在至少一个所述入口和至少一个所述出口之间界定出曲折的声音传播路径，其中所述声音传播路径的长度与所述主声音分量在所述管道内经过至少一个所述入口和至少一个所述出口的长度彼此相差被衰减声音的波长的一半的正整数倍。作为本技术的一个优选方面，所述消声装置包括在所述管道上游侧彼此间隔设置的多个入口和在所述管道下游侧设置的一个出口，其中所述多个入口各自相对于所述一个出口形成的声音传播路径的长度分别相对于频率不同的被衰减声音在所述管道内经过所述多个入口和所述一个出口的长度相差频率不同的被衰减声音的波长的一半的正整数倍，从而允许所述消声装置能衰减在管道内传播的不同频率的声音。作为本技术的一个优选方面，所述消声装置被设计为呈以适形方式贴附至矩形管道的大体方形或呈以适形方式贴附至圆形管道的大致扇形，从而允许所述消声装置用作为对所述管道进行加筋处理的加强件。由此，设置本技术的消声装置可以加强原有静音管道的强度、减小了静音管道例如因气流变化引起的震动。作为本技术的一个优选方面，所述消声装置的所述入口和/或所述出口被设计为排布在所述底壁上的多个孔，其中所述多个孔的孔径被设计为使消声装置仅接受来自管道内的声音而不影响管道内的流动。作为本技术的一个优选方面，所述消声装置被设计为呈以螺旋盘绕方式贴附至圆形管道的大致螺旋形。本技术还涉及一种静音管道，其中所述静音管道包括设置在上游的用于接收声音的管道进口和位于下游的向外传出声音的管道出口，其特征在于所述静音管道在其管壁上贴附有多个本技术的消声装置，其中作为第一组的所述多个消声装置在管壁的第一部位处以彼此并联的方式排布，以允许所述静音管道能够衰减以不同频率在管道内传播的多种声音。由此，可以满足不同应用场景的要求(降低某个频率、某个狭窄频率段、或者是宽频率段的噪声)。作为本技术的一个优选方面，还包括相对于所述第一部位间隔布置在所述管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消声装置，所述消声装置以声耦合的方式附接至管道以衰减自管道上游传播至管道下游的声音，其特征在于，所述消声装置包括：/n附接至所述管道的底壁，其中所述底壁在管道上游侧设有用于接收来自所述管道上游的声音的至少一个入口且在所述管道下游侧设有用于向管道下游传出声音的至少一个出口；/n相对于所述底壁大体平行间隔设置的顶壁；/n用于连接所述底壁和所述顶壁的侧壁，其中所述底壁、所述顶壁和侧壁共同界定出内设有包含至少一个所述入口和至少一个所述出口在内的声音传播路径的内部腔体，其中所述内部腔体内的声音传播路径被构造成用于旁通来自所述管道内的主声音分量且所述声音传播路径的长度被设计成使经至少一个所述出口传出的旁通声音分量和在管道内从管道上游传播至管道下游的主声音分量的相位差为被衰减声音的半波周期的M倍或者所述传出的旁通声音分量和所述主声音分量的波长之和为被衰减声音的N倍，其中M为奇数，N为正整数。/n

【技术特征摘要】
1.一种消声装置，所述消声装置以声耦合的方式附接至管道以衰减自管道上游传播至管道下游的声音，其特征在于，所述消声装置包括：
附接至所述管道的底壁，其中所述底壁在管道上游侧设有用于接收来自所述管道上游的声音的至少一个入口且在所述管道下游侧设有用于向管道下游传出声音的至少一个出口；
相对于所述底壁大体平行间隔设置的顶壁；
用于连接所述底壁和所述顶壁的侧壁，其中所述底壁、所述顶壁和侧壁共同界定出内设有包含至少一个所述入口和至少一个所述出口在内的声音传播路径的内部腔体，其中所述内部腔体内的声音传播路径被构造成用于旁通来自所述管道内的主声音分量且所述声音传播路径的长度被设计成使经至少一个所述出口传出的旁通声音分量和在管道内从管道上游传播至管道下游的主声音分量的相位差为被衰减声音的半波周期的M倍或者所述传出的旁通声音分量和所述主声音分量的波长之和为被衰减声音的N倍，其中M为奇数，N为正整数。


2.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于，所述消声装置还包括在所述内部腔体内以平行间隔方式设置的至少一个引导壁，其中所述引导壁用于在所述内部腔体内在至少一个所述入口和至少一个所述出口之间界定出曲折的声音传播路径，其中所述声音传播路径的长度与所述主声音分量在所述管道内经过至少一个所述入口和至少一个所述出口的长度彼此相差被衰减声音的波长的一半的正整数倍。


3.如权利要求2所述的消声装置，其特征在于，所述消声装置包括在所述管道上游侧彼此间隔设置的多个入口和在所述管道下游侧设置的一个出口，其中所述多个入口各自相对于所述一个出口形成的声音传播路径的长度分别相对于频率不同的被衰减声音在所述管道内经过所述多个入口和所述一个出口的长度相差频率不同的被衰减声音的波长的一半的正整数倍，从而允许所述消声装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚华栋，
申请(专利权)人：姚华栋，
类型：新型
国别省市：瑞典;SE