一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器制造技术

一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器，包括间隔设置在扩压器本体表面的赫姆霍兹共振腔，所述赫姆霍兹共振腔包括底座、旋转板、密封板和控制机构，底座和密封板形成用于衰减噪声的空腔，密封板和旋转板上均开设有通孔，密封板和旋转板上的通孔有重叠的部分，形成气体进入所述空腔的通道；控制机构驱动旋转板发生旋转运动，调整旋转板和密封板通孔间的重叠部分的比率，改变离心机气体进入共振腔的有效通流面积，偏移共振腔的固有频率，使共振腔的固有频率随着离心机气动噪声频率的变化而改变，始终保持赫姆霍兹共振腔的固有频率达到离心机气体能够诱发气动噪声的频率。本发明专利技术使共振腔的固有频率主动去接近离心机噪声频率，精准衰减离心机噪声。衰减离心机噪声。衰减离心机噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器


[0001]本专利技术属于流体机械减振降噪
，具体涉及一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器。

技术介绍

[0002]离心机作为一种用于改变气体压力和输送气体的通用设备，在空调制冷、石油化工和空气压缩等领域得到了广泛应用。离心机作为一种旋转机械，其噪声具有显著的谐波特性，主要集中在叶轮转动频率及其整数倍，与运行转速密切相关，随着运行转速的变化而改变。离心机运行工况随着应用环境的变化而改变，导致离心机运行转速会在一定的运行区间内波动，致使离心机噪声频率不固定，存在较宽的频率带宽，给离心机噪声控制带来新的挑战。
[0003]共振腔是一种控制噪声的常用声学结构，但是其降噪频率单一，常用于频率固定的噪声源，如定频压缩机工作过程中产生的噪声源。基于共振腔原理的多共振腔声学降噪结构，虽然可以拓宽降噪频率范围，但是其结构体积较大，被动增加离心机的三维尺寸，不利于离心机的小型化设计，增加离心机成本，给实际应用带来很多不便。
[0004]公开号为CN 108087342 A的专利申请提出一种具有亥姆霍兹共振消声结构的离心风机扩压器，这一离心风机扩压器的消声频率单一，对特定转速下的离心风机噪声具有降噪效果，但变频离心机噪声频率宽，应用受到限制。而公开号为CN 112796890 A的专利提出了一种轴流式涡轮机可变扩张比耐高温的消声扩压器，该消声扩压器利用吸声材料吸收声能，但是吸声材料低频降噪效果差，且吸声材料存在老化及污染等问题，影响了其应用领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器，将共振腔集成到扩压器中，不仅具有结构紧凑，而且可以跟踪离心机运行工况同步调整共振腔消声频率，提高降噪效果。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0007]一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器，包括间隔设置在扩压器本体表面的赫姆霍兹共振腔，所述赫姆霍兹共振腔包括底座、旋转板、密封板和控制机构，所述底座和密封板形成用于衰减噪声的空腔，密封板和旋转板上均开设有通孔，密封板和旋转板上的通孔有重叠的部分，形成气体进入所述空腔的通道；离心机气体通过所述通道形成的有效通流面积进入到所述空腔内，当赫姆霍兹共振腔的固有频率与离心机气体能够诱发气动噪声的频率重合或者接近时，产生共振，吸收声能量，降低离心机噪声；所述控制机构驱动所述旋转板发生旋转运动，调整旋转板和密封板通孔间的重叠部分的比率，改变离心机气体进入共振腔的有效通流面积，偏移共振腔的固有频率，使共振腔的固有频率随着离心机气动噪声频率的变化而改变，始终保持赫姆霍兹共振腔的固有频率与离心机气体能够诱发气动
噪声的频率重合或者接近，降低离心机噪声，实现离心机扩压器自适应降噪功能。
[0008]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述底座和密封板是固定不动件，所述底座上开设有一个环形凹槽，环形凹槽的开口面与密封板之间密封不泄漏，形成一个密封空腔；所述旋转板是运动件，位于所述环形凹槽内，在所述控制机构的作用下沿着圆周方向进行旋转运动。
[0009]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述密封板和旋转板上均间隔开设有若干个通孔，密封板和旋转板上的通孔位置对应，在旋转板进行旋转运动时，全部通孔能够以相同比率重叠。
[0010]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述旋转板和密封板通孔间的重叠部分的比率由离心机气动噪声频率反馈给控制机构之后，再由控制机构通过控制旋转板的旋转角度实现改变。
[0011]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述密封板和旋转板上所开设通孔的形状为扇环形，有效通流面积正比于旋转角度。
[0012]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述控制机构为通过步进电机驱动丝杆使旋转板进行旋转的外置驱动机构，或者是采用可变径喷嘴利用离心机转速与压力间的关系控制执行器驱动旋转板进行旋转。
[0013]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述密封板和所述旋转板通孔间的有效通流面积随着离心机气动噪声频率的升高而增加。
[0014]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述旋转板和所述密封板通孔间的重叠部分的比率为5％～80％。
[0015]作为所述离心机扩压器的一种优选方案，所述离心机扩压器设置在离心机的壳体连接蜗壳的一端端面上，离心机的叶轮安装在转轴上，所述扩压器本体的中心开设有转轴通过孔，转轴受离心机的转子轴驱动旋转。
[0016]相较于现有技术，本专利技术至少具有如下的有益效果：
[0017]离心机运行工况随着应用环境的变化而改变，导致离心机并非按照固定的运行转速运行，而是在一定的转速区间内运行。由于离心机的机械运动部件少，转子和叶轮等关键旋转部件与蜗壳和壳体等固定部件不接触，机械噪声小，其噪声主要来源于转子和叶轮旋转过程中扰动气体产生的气动噪声，与运行转速密切相关。当离心机运行转速发生变化时，其噪声频率随之改变，因此常见的共振腔降因降噪频率单一，并不适合于离心机噪声控制。本专利技术考虑到离心机的实际运行过程中运行转速的变化，导致离心机噪声源频率随之改变，以及离心机结构空间紧凑的特点，基于赫姆霍兹共振腔原理，提出了一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器，通过控制机构调节共振腔的有效通流面积，改变共振腔的固有频率，使共振腔的固有频率主动去接近离心机噪声频率，精准衰减离心机噪声，克服了共振腔降噪频率窄的缺点，解决了共振腔降噪频率与离心机噪声频率不匹配的问题，具有结构紧凑和降噪效果好的优点。
附图说明
[0018]图1为本专利技术一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器的降噪原理示意图；
[0019]图2为本专利技术一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器的剖视图；
[0020]图3为本专利技术一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器应用于离心机的结构示意图；
[0021]图4为本专利技术离心机扩压器在应用于低转速降噪时的结构示意图；
[0022]图5为本专利技术离心机扩压器在应用于高转速降噪时的结构示意图；
[0023]附图中：1.壳体；2.电机；3.转子轴；4.扩压器；5.叶轮；6.蜗壳；11.底座；12.旋转板；13.密封板；14.控制机构；1101.共振腔；1201.旋转板通孔；1301.密封板通孔。
具体实施方式
[0024]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0025]本专利技术是基于赫姆霍兹共振腔降噪原理提出的一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器，赫姆霍兹共振器主要由截面面积S(半径为a)、长度L的短管和容积V的腔体构成。按照赫姆霍兹共振腔降噪原理，当入射声波的频率接近共振器的固有频率时，短管内的气柱会产生强烈振动，通过克服摩擦阻力而消耗声能。反之，当入射声波的频率远离共振器的固有频率时，气柱振动减弱，共振器吸声作用很小，由此可见，共振器的吸声效果与其自身的固有频率以及外界激励频率有关，最佳吸声效果出现在共振频率处。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应降噪功能的离心机扩压器，其特征在于：包括间隔设置在扩压器本体表面的赫姆霍兹共振腔，所述赫姆霍兹共振腔包括底座(11)、旋转板(12)、密封板(13)和控制机构(14)，所述底座(11)和密封板(13)形成用于衰减噪声的空腔，密封板(13)和旋转板(12)上均开设有通孔，密封板(13)和旋转板(12)上的通孔有重叠的部分，形成气体进入所述空腔的通道；离心机气体通过所述通道形成的有效通流面积进入到所述空腔内，当赫姆霍兹共振腔的固有频率与离心机气体能够诱发气动噪声的频率重合或者接近时，产生共振，吸收声能量，降低离心机噪声；所述控制机构(14)驱动所述旋转板(12)发生旋转运动，调整旋转板(12)和密封板(13)通孔间的重叠部分的比率，改变离心机气体进入共振腔的有效通流面积，偏移共振腔的固有频率，使共振腔的固有频率随着离心机气动噪声频率的变化而改变，始终保持赫姆霍兹共振腔的固有频率与离心机气体能够诱发气动噪声的频率重合或者接近，降低离心机噪声，实现离心机扩压器自适应降噪功能。2.根据权利要求1所述具有自适应降噪功能的离心机扩压器，其特征在于：所述底座(11)和密封板(13)是固定不动件，所述底座(11)上开设有一个环形凹槽，环形凹槽的开口面与密封板(13)之间密封不泄漏，形成一个密封空腔；所述旋转板(12)是运动件，位于所述环形凹槽内，在所述控制机构(14)的作用下沿着圆周方向进行旋转运动。3.根据权利要求2所述具有自适应降噪功能的离心机扩压器，其特征在于：所述密封板(13)和旋转板(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王闯，周明龙，陈文卿，孙时中，何志龙，邢子文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：