本發(fā)明涉及空壓機噪聲抑制，尤其是一種消聲器一體化蝸殼及氣動噪聲抑制方法。

背景技術(shù)：

1、空壓機存在葉輪增速過程中的流動分離現(xiàn)象，導(dǎo)致擴壓器和蝸殼內(nèi)壓力分布不均勻，誘發(fā)氣動噪聲，并主要沿蝸殼出口方向向外輻射，在旋轉(zhuǎn)基頻處的噪聲聲壓級尤其顯著，空壓機運轉(zhuǎn)工況不同，轉(zhuǎn)速不同，轉(zhuǎn)速對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)基頻不同。

2、穿孔管消聲器是基于赫姆霍茲原理，利用穿孔管上的穿孔和穿孔管背后的共振腔，形成赫姆霍茲共振腔，當(dāng)氣動噪聲頻率接近共振腔的固有頻率時，共振腔可以吸收聲能量，降低氣動噪聲。穿孔管聲器的穿孔孔徑小且數(shù)量多。衰減聲能量的能力強，降噪效果顯著。

3、穿孔管消聲器主要由穿孔管和其背后的空腔組成，其中穿孔管穿孔孔徑，穿孔率，穿孔管背后腔體體積等對穿孔管消聲器的降噪效果和降噪頻率帶寬影響較大。受限于空間，改變穿孔管背后腔體體積的方案可行性較差。通過聲學(xué)有限元方法優(yōu)化穿孔管孔徑及穿孔率對穿孔管消聲器的設(shè)計具有重要意義。

4、現(xiàn)有降噪蝸殼（1），為在蝸舌處置有消聲結(jié)構(gòu)，降噪空間小，例如專利公告號為：106122098?a、專利名稱為：蝸殼、風(fēng)機和空調(diào)設(shè)備的專利已經(jīng)披露下相關(guān)的技術(shù)方案，但以上的技術(shù)方案還存在如下缺陷：1）該專利只是在蝸舌處設(shè)置部分降噪?yún)^(qū)域，噪聲消耗效果差；2）外置降噪結(jié)構(gòu)，占用空間；3）穿孔孔徑及穿孔率單一，沒有對運行工況轉(zhuǎn)速進(jìn)行針對性降噪。

5、因此，現(xiàn)有技術(shù)需解決蝸殼出口氣動噪聲較大的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種消聲器一體化蝸殼及氣動噪聲抑制方法，能根據(jù)空壓機運行轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)隔板旋轉(zhuǎn)角度來切換亥姆赫茲共振腔的共振頻率，使得顯著的旋轉(zhuǎn)基頻處氣動噪聲能量得到大幅衰減，實現(xiàn)空壓機不同轉(zhuǎn)速下的針對性噪聲抑制效果。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

3、一種消聲器一體化蝸殼，所述一體化蝸殼（1）包括消聲器（2），所述消聲器（2）包括消聲裝置（3）和控制裝置（4）；所述消聲裝置（3）包括自內(nèi)向外設(shè)置的穿孔板（31）、共振腔（32）、外壁板（33），所述穿孔板（31）設(shè)置有穿孔結(jié)構(gòu)，所述穿孔板（31）和外壁板（33）之間設(shè)置有共振腔（32）。所述控制裝置（4）包括電機（41）、隔板（42）。

4、所述消聲裝置（3）集成于蝸殼（1）出口端。

5、所述穿孔板板面設(shè)有第一穿孔結(jié)構(gòu)（311）、第二穿孔結(jié)構(gòu)（312），第一穿孔結(jié)構(gòu)的穿孔孔徑d1，穿孔率a1；第二穿孔結(jié)構(gòu)的穿孔孔徑d2、穿孔率a2。

6、所述穿孔結(jié)構(gòu)（311）、穿孔結(jié)構(gòu)（312），沿穿孔板內(nèi)壁圓周方向每隔60度交替分布。

7、所述共振腔（32）位于穿孔板（31）及外壁板（33）之間；所述穿孔板（31）到所述外壁板（33）的距離為h1，所述外壁板（33）外半徑為r1，其中：0.1r1≤h1≤0.2r1。

8、所述外壁板（33）外半徑r1與蝸殼（1）出口外半徑r2一致。

9、所述電機（41）置于外壁板（33）外側(cè)，所述電機（41）的輸出軸通過齒輪與隔板（42）上導(dǎo)軌（421）嚙合，通過電機（41）驅(qū)動來切換隔板（42）角度。

10、所述隔板主體為空心圓柱體（422），其外半徑r4與穿孔板（31）內(nèi)半徑r3一致，空心圓柱體（422）壁厚為h2，所述隔板（42）內(nèi)壁沿圓周方向每隔120°開有圓周方向60°的槽，所述隔板（42）外壁沿端面徑向延伸出長度為h1，半徑為r6的圓柱體（422），所述導(dǎo)軌（421）固定于圓柱體（422）上，所述導(dǎo)軌（421）為120°圓弧，所述導(dǎo)軌（421）內(nèi)半徑r5與外壁板（33）半徑r1一致。

11、消聲器一體化蝸殼的噪聲抑制方法，所述方法中，消聲器一體化蝸殼用于空壓機，蝸殼為空壓機蝸殼，電機（41）接受空壓機控制器信號，根據(jù)空壓機轉(zhuǎn)速情況改變隔板（42）旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而切換消聲器（2）穿孔孔徑及穿孔率，實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下針對性噪聲抑制，對空壓機顯著的旋轉(zhuǎn)基頻處噪聲能量進(jìn)行衰減，有效抑制空壓機噪聲傳遞。

12、電機根據(jù)空壓機轉(zhuǎn)速情況改變隔板旋轉(zhuǎn)角度時，具體為，電機驅(qū)動隔板轉(zhuǎn)動，空壓機工況處于額定轉(zhuǎn)速時，使隔板切換至與額定轉(zhuǎn)速匹配的第一穿孔結(jié)構(gòu)（311），空壓機滿載轉(zhuǎn)速下則切換至與滿載轉(zhuǎn)速匹配的第一穿孔結(jié)構(gòu)（312），使得流經(jīng)蝸殼（1）出口氣流產(chǎn)生的顯著的旋轉(zhuǎn)基頻氣動噪聲與消聲器的亥姆霍茲共振腔（32）發(fā)生共振：孔徑壁面對聲波產(chǎn)生阻尼和摩擦作用，衰減聲波的聲能，降低聲波的能量，抑制氣動噪聲傳遞，達(dá)到消聲效果。

13、空壓機在較低轉(zhuǎn)速，如怠速時氣動噪聲較小，在較高轉(zhuǎn)速，如額定工況，滿載工況氣動噪聲較大，而本發(fā)明的方案中，穿孔結(jié)構(gòu)穿孔孔徑及穿孔率設(shè)置需對應(yīng)空壓機運行額定工況及滿載工況轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)基頻；使在兩種常見工況下的氣動噪聲均能得到較好的抑制。

14、本發(fā)明還具有如下有益技術(shù)效果：

15、本發(fā)明結(jié)構(gòu)將消聲器（2）集成在蝸殼（1）出口處，不占用空間，使空壓機蝸殼（1）整體上整潔美觀。

16、本發(fā)明中，當(dāng)壓縮氣體流經(jīng)消聲裝置（3），由于產(chǎn)生的氣動噪聲頻率接近共振腔（32）的固有頻率，共振腔（32）吸收聲能量，可以有效降低氣動噪聲。

17、本發(fā)明提出一種噪聲抑制方法，根據(jù)空壓機運行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)隔板（42）旋轉(zhuǎn)角度，切換亥姆赫茲共振腔（32）共振頻率，使得顯著的旋轉(zhuǎn)基頻處氣動噪聲能量得到大幅衰減，實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下針對性噪聲抑制。

技術(shù)特征：

1.一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述一體化蝸殼（1）包括消聲器（2），所述消聲器（2）包括消聲裝置（3）和控制裝置（4）；所述消聲裝置（3）包括自內(nèi)向外設(shè)置的穿孔板（31）、共振腔（32）、外壁板（33），所述穿孔板（31）設(shè)置有穿孔結(jié)構(gòu)，所述穿孔板（31）和外壁板（33）之間設(shè)置有共振腔（32）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述消聲裝置（3）集成于蝸殼（1）出口端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述穿孔板板面設(shè)有第一穿孔結(jié)構(gòu)（311）、第二穿孔結(jié)構(gòu)（312），第一穿孔結(jié)構(gòu)的穿孔孔徑d1，穿孔率a1；第二穿孔結(jié)構(gòu)的穿孔孔徑d2、穿孔率a2。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述穿孔結(jié)構(gòu)（311）、穿孔結(jié)構(gòu)（312），沿穿孔板內(nèi)壁圓周方向每隔60度交替分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述共振腔（32）位于穿孔板（31）及外壁板（33）之間；所述穿孔板（31）到所述外壁板（33）的距離為h1，所述外壁板（33）外半徑為r1，其中：0.1r1≤h1≤0.2r1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述外壁板（33）外半徑r1與蝸殼（1）出口外半徑r2一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述電機（41）置于外壁板（33）外側(cè)，所述電機（41）的輸出軸通過齒輪與隔板（42）上導(dǎo)軌（421）嚙合，通過電機（41）驅(qū)動來切換隔板（42）角度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消聲器一體化蝸殼，其特征在于：所述隔板主體為空心圓柱體（422），其外半徑r4與穿孔板（31）內(nèi)半徑r3一致，空心圓柱體（422）壁厚為h2，所述隔板（42）內(nèi)壁沿圓周方向每隔120°開有圓周方向60°的槽，所述隔板（42）外壁沿端面徑向延伸出長度為h1，半徑為r6的圓柱體（422），所述導(dǎo)軌（421）固定于圓柱體（422）上，所述導(dǎo)軌（421）為120°圓弧，所述導(dǎo)軌（421）內(nèi)半徑r5與外壁板（33）半徑r1一致。

9.消聲器一體化蝸殼的噪聲抑制方法，其特征在于：所述方法中，消聲器一體化蝸殼用于空壓機，蝸殼為空壓機蝸殼，電機（41）接受空壓機控制器信號，根據(jù)空壓機轉(zhuǎn)速情況改變隔板（42）旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而切換消聲器（2）穿孔孔徑及穿孔率，實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下針對性噪聲抑制，對空壓機顯著的旋轉(zhuǎn)基頻處噪聲能量進(jìn)行衰減，有效抑制空壓機噪聲傳遞。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的消聲器一體化蝸殼的噪聲抑制方法，其特征在于：電機根據(jù)空壓機轉(zhuǎn)速情況改變隔板旋轉(zhuǎn)角度時，具體為，電機驅(qū)動隔板轉(zhuǎn)動，空壓機工況處于額定轉(zhuǎn)速時，使隔板切換至與額定轉(zhuǎn)速匹配的第一穿孔結(jié)構(gòu)（311），空壓機滿載轉(zhuǎn)速下則切換至與滿載轉(zhuǎn)速匹配的第一穿孔結(jié)構(gòu)（312），使得流經(jīng)蝸殼（1）出口氣流產(chǎn)生的顯著的旋轉(zhuǎn)基頻氣動噪聲與消聲器的亥姆霍茲共振腔（32）發(fā)生共振：孔徑壁面對聲波產(chǎn)生阻尼和摩擦作用，衰減聲波的聲能，降低聲波的能量，抑制氣動噪聲傳遞，達(dá)到消聲效果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種消聲器一體化蝸殼，所述一體化蝸殼（1）包括消聲器（2），所述消聲器（2）包括消聲裝置（3）和控制裝置（4）；所述消聲裝置（3）包括自內(nèi)向外設(shè)置的穿孔板（31）、共振腔（32）、外壁板（33），所述穿孔板（31）設(shè)置有穿孔結(jié)構(gòu)，所述穿孔板（31）和外壁板（33）之間設(shè)置有共振腔（32）。所述控制裝置（4）包括電機（41）、隔板（42）；本發(fā)明能根據(jù)空壓機運行轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)隔板旋轉(zhuǎn)角度來切換亥姆赫茲共振腔的共振頻率，使得顯著的旋轉(zhuǎn)基頻處氣動噪聲能量得到大幅衰減，實現(xiàn)空壓機不同轉(zhuǎn)速下的針對性噪聲抑制效果。

技術(shù)研發(fā)人員：歐凱,張志宏,王亞雄,楊新榮
受保護的技術(shù)使用者：福州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9