发电机组的阻抗复合式排气消声器论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种发电机组的阻抗复合式排气消声器，包括排气消声器本体，其特征是：所述排气消声器本体包括共振腔体和变径段，圆柱形共振腔体两端固接有变径段，所述共振腔体内设有阻抗复合式消声通道，通道由多级共振微孔板构成若干个共振腔，形成阻抗复合式消声通道，共振微孔板包括阻性吸声层面孔板、共振腔孔板和共振腔腔体板，共振腔腔体板形状呈圆柱形，共振腔腔体板内自向外逐层置有环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板，环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板之间构成共振腔。有益效果：本实用新型采用可耐600℃的多级共振微孔板形成消声通道，它既可以通风又可以消声，可以使阻性和抗性消声达到最佳值，声级消声量达到35dB(A)。

主设计要求

1.一种发电机组的阻抗复合式排气消声器，包括排气消声器本体，其特征是：所述排气消声器本体包括共振腔体和变径段，圆柱形共振腔体两端固接有圆台形变径段构成整体排气消声器外壳体，所述共振腔体内设有阻抗复合式消声通道，阻抗复合式消声通道主要由多级共振微孔板构成若干个共振腔，若干个共振腔形成阻抗复合式消声通道，所述共振微孔板包括阻性吸声层面孔板、共振腔孔板和共振腔腔体板，共振腔腔体板形状呈圆柱形，共振腔腔体板内自向外逐层置有环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板，环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板之间构成共振腔。

设计方案

2.根据权利要求1所述的发电机组的阻抗复合式排气消声器，其特征是：所述共振微孔板采用温度600℃、吸声系数的中心频带500HZ至8000HZ的纤维多孔吸声材料。

3.根据权利要求1或2所述的发电机组的阻抗复合式排气消声器，其特征是：所述共振微孔板的厚度为50mm-300mm。

4.根据权利要求1所述的发电机组的阻抗复合式排气消声器，其特征是：所述共振腔分别采用不同的共振微孔板厚度以及孔径、穿孔率和容积构成中心频带从31.5HZ至250HZ的低频阻抗复合式消声通道。

5.根据权利要求1所述的发电机组的阻抗复合式排气消声器，其特征是：所述圆柱形共振腔体两端分别固接有圆锥形导流罩。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于机械排气领域，尤其涉及一种发电机组的阻抗复合式排气消声器。

背景技术

一般的柴油发电机组的排气压力约为0.3～0.5MPa，温度约500～700℃，其排气噪声较高而且具有宽频带特性。发电机组排气消声器的作用是通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消减排气噪声。排气消声器种类按消声原理分为抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合式消声器三大类。

抗性消声器：消声原理是通过由不同突变截面的短管和小室组合而成若干个扩张室达到消声作用。每个扩张室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时，只有与其对应的固有频率附近的频率声波才能通过短管上的孔到达第二个短管口，而其它频率的声波则不能通过短管上的孔。选取适当的管和室进行组合.就可以滤掉某些频率成分的噪声，从而达到消声的目的。抗性消音器适用于消除中、低频噪声。

阻性消音器：消声原理是利用多孔吸声材料形成消声通道来达到消声作用。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消音器。当声波进入阻性消音器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消音器的声波减弱。阻性消音器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。

阻抗复合式消音器:由阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合构成。专利文献公开号201747435U公开了一种阻抗复合型水冷式柴油发电机组消声器,包括封闭的壳体、进气管、排气管、穿孔隔板,壳体内设有两个扩张腔,第一扩张腔和第二扩张腔,第一扩张腔和第二扩张腔的内侧壁上铺设有吸声材料层；进气管由消声器一侧的下部进入第一扩张腔,排气管设置在第二扩张腔中,排气管的上端转折后置于消声器的外部,第一扩张腔和第二扩张腔之间由U形连通管连通。壳体与吸声材料层之间形成冷却水套,壳体上设有进水口和排水口。

目前发电机组排气消声器技术比较成熟，三大类消声器抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合式消声器均有应用。排气消声器根据不同使用场合有的配置一级排气消声器、有的配置二级排气消声器，其中一级排气消声器由发电机组厂家直接配置，而二级排气消声器则根据使用场合对周围噪声值要求而由第三方配置。对于一级排气消声器大多为抗性消声器，二级排气消声器则多种多样，其中阻抗复合式居多。现有阻抗复合式排气消声器存在的技术缺陷主要是耐受温度低，使用玻璃棉吸声材料的消声器一般耐受温度不超过250℃，同时低频消声只注重1～2个中心频带。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种发电机组的阻抗复合式排气消声器，采用阻性消声和共振腔抗性消声相结合的复合式消声原理，既可以通风又可以消声，可以使阻性和抗性消声达到最佳值，即250HZ低频段的各频带消声，声级消声量可达到35dB(A)，同时其耐受温度提高到600℃。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种发电机组的阻抗复合式排气消声器，包括排气消声器本体，其特征是：所述排气消声器本体包括共振腔体和变径段，圆柱形共振腔体两端固接有圆台形变径段构成整体排气消声器外壳体，所述共振腔体内设有阻抗复合式消声通道，阻抗复合式消声通道主要由多级共振微孔板构成若干个共振腔，若干个共振腔形成阻抗复合式消声通道，所述共振微孔板包括阻性吸声层面孔板、共振腔孔板和共振腔腔体板，共振腔腔体板形状呈圆柱形，共振腔腔体板内自向外逐层置有环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板，环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板之间构成共振腔。

所述共振微孔板采用温度600℃、吸声系数的中心频带500HZ至8000HZ的纤维多孔吸声材料。

所述共振微孔板的厚度为50mm-300mm。

所述共振腔分别采用不同的共振微孔板厚度以及孔径、穿孔率和容积构成中心频带从31.5HZ至250HZ的低频阻抗复合式消声通道。

所述圆柱形共振腔体两端分别固接有圆锥形导流罩。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型由可耐600℃的多级共振微孔板形成的消声通道组成，它即可以通风又可以消声，可以使阻性和抗性消声达到最佳值，声级消声量可达到35dB(A)。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是本实用新型各段频率计算消声量曲线图；

图4是消声器与排气管连接的法兰安装示意图。

图中：1、排气消声器本体，2、共振腔体，3、变径段，4、共振微孔板，5、共振腔，6、阻性吸声层面孔板，7、共振腔孔板，8、共振腔腔体板，9、导流罩，10、消声器法兰，11、排气管法兰，12、法兰之间密封圈。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：

详见附图1-2，本实施例公开了一种发电机组的阻抗复合式排气消声器，包括排气消声器本体1，所述排气消声器本体包括共振腔体2和变径段3，圆柱形共振腔体两端固接有圆台形变径段构成整体排气消声器外壳体，所述共振腔体内设有阻抗复合式消声通道，阻抗复合式消声通道主要由多级共振微孔板4构成若干个共振腔5，若干个共振腔形成阻抗复合式消声通道，所述共振微孔板包括阻性吸声层面孔板6、共振腔孔板7和共振腔腔体板8，共振腔腔体板形状呈圆柱形，共振腔腔体板内自向外逐层置有环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板，环形共振腔孔板和环形阻性吸声孔板之间构成共振腔。所述共振微孔板采用温度600℃、吸声系数的中心频带500HZ至8000HZ的纤维多孔吸声材料。所述共振微孔板的厚度为50mm-300mm。所述共振腔分别采用不同的共振微孔板厚度以及孔径、穿孔率和容积构成中心频带从31.5HZ至250HZ的低频阻抗复合式消声通道。所述圆柱形共振腔体两端分别固接有圆锥形导流罩9。

本实施例排气消声器外壳体直径DN600×2400mm，与废气处理系统排气管道两端接口：圆法兰DN150；共振腔孔板直径为φ300mm，阻性吸声层面孔板直径分别为φ219mm和φ150mm。

适用风量：1500-2000m^{3<\/sup>\/h，消声频带特点：宽频带消声31.5-8000HZ均有效。消声量：25dB；阻力损失：80Pa。}

工作原理

详见附图3，本实施例的阻性消声部分原理：采用阻性消声和共振腔抗性消声相结合的复合式消声原理。排气消声器阻性消声部分主要由可耐600℃的多级共振微孔板形成的消声通道组成，它即可以通风又可以消声。其阻性消声层内填充的吸声材料为可以耐受温度600℃的纤维多孔吸声材料，中心频带500HZ至8000HZ的吸声系数与离心玻璃棉板基本一致，可以得到良好的消声量。

阻性消声通道消声量公式：△L＝Ψ_{(σ)<\/sub>*P\/S*l，其中△L为消声量、Ψ_{(σ)<\/sub>为消声系数(和吸声材料吸声系数呈正相关)、P为消声通道周长、S为消声通道面积、l为消声通道长度。}}

本排气消声器阻性消声部分遵循上述阻性消声规律，其主要特点在于使用的吸声材料为可以耐受温度600℃的金属化合物原料制作的纤维多孔吸声材料，阻性消声层厚度从50mm-300mm，根据消声量大小确定。阻抗复合式消声通道主要由若干个共振腔组成，不同共振频率的共振腔通过排列组合形成一定的共振消声通道来达到消声作用。

排列组合实施例，如附图1中有6个共振腔，

排列组合1：对应n1至n6共振腔的共振中心频率依次为31.5HZ、63HZ、125HZ、250HZ、31.5HZ、63HZ；

排列组合2：对应n1至n6共振腔的共振中心频率依次为31.5HZ、63HZ、31.5HZ、63HZ、125HZ、250HZ；

排列组合3：对应n1至n6共振腔的共振中心频率依次为250HZ、125HZ、63HZ、31.5HZ、63HZ、31.5HZ；

排列组合4：对应n1至n6共振腔的共振中心频率依次为31.5HZ、63HZ、125HZ、250HZ、63HZ、31.5HZ等等。

共振腔采取微孔板共振吸声结构，不同的频率采取不同结构的共振腔。共振腔主要用于低频消声，中心频带从31.5HZ至250HZ，通过不同的微孔板板厚、孔径、穿孔率、容积等的组合可以得到良好的低频消声量。共振频率计算公式：f_{0<\/sub>＝c\/2π(p\/((t+0.8d)L))^{1\/2<\/sup>，其中f_{0<\/sub>为共振频率、c声速、P穿孔率、t板厚度、d孔径、L共振腔深度。}}}

在排气消声器内部结构保持一致条件下，通过设置共振腔不同的穿孔板的孔径、穿孔板的厚度、穿孔板的穿孔率，实现每个共振腔产生自有的共振频率，从而达到低频消声作用。

共振腔消声器消声量：△L＝10lg(1+k^{2<\/sup>\/(f\/f_{0<\/sub>-f_{0<\/sub>\/f)^{2<\/sup>)，其中△L为消声量、k与共振腔消声量有关的无量纲值、f_{0<\/sub>为共振频率、f为需要消声的频率。}}}}}

图3计算实例具体共振吸声结构参数举例说明：P穿孔率、t板厚度、d孔径、L共振腔深度

制作过程：

1)变径段：主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→卷圆机卷圆→焊接→打磨剖光。

2)导流罩：主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→卷圆机卷圆→焊接→打磨剖光。

3)外壳：主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→卷圆机卷圆→焊接→打磨剖光。

4)阻性吸声层(中心圆柱)：包括护面孔板+吸声材料+骨架。护面孔板主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→数控打孔机打孔→卷圆→焊接→打磨剖光。吸声材料：金属化合物原料制作的纤维多孔吸声材料。骨架：主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→折弯机折制成龙骨槽→焊接→打磨剖光→形成圆柱笼子。组装顺序：吸声材料外包玻璃丝布→吸声材料填入骨架笼子内→填实铺平→骨架笼子外固定护面孔板→打磨边角。

5)阻性吸声层(与共振腔贴合的圆柱环)：包括护面孔板+吸声材料+骨架。护面孔板主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→数控打孔机打孔→卷圆→焊接→打磨剖光。吸声材料：金属化合物原料制作的纤维多孔吸声材料。骨架：主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→折弯机折制成龙骨槽→焊接→打磨剖光→形成圆柱笼子。组装顺序：吸声材料外包玻璃丝布→吸声材料填入骨架笼子内→填实铺平→骨架笼子外固定护面孔板→打磨边角。

6)共振腔：包括共振腔体孔板+骨架。共振腔体孔板主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→数控打孔机打孔→卷圆→焊接→打磨剖光。骨架：主要材料不锈钢板304，裁板机下料→打磨边角→折弯机折制成龙骨槽→焊接→打磨剖光→形成圆柱笼子。组装顺序：骨架笼子外固定护面孔板→打磨边角。

7)各部件组装顺序：共振腔n1+阻性吸声层(圆柱环)装入外壳圆筒内并固定→共振腔n2+阻性吸声层(圆柱环)装入外壳圆筒内并固定→共振腔n3+阻性吸声层(圆柱环)装入外壳圆筒内并固定→共振腔n4+阻性吸声层(圆柱环)装入外壳圆筒内并固定→共振腔n5+阻性吸声层(圆柱环)装入外壳圆筒内并固定→共振腔n6+阻性吸声层(圆柱环)装入外壳圆筒内并固定→阻性吸声层(中心圆柱)装入外壳圆筒内并固定→导流罩与共振腔n1和n6固定→进气变径段与外壳筒体连接→出气变径段与外壳筒体连接。

详见附图4，安装过程：支架或吊架安装固定→排气消声器安放在支架或吊架上就位→进气变径段与发电机组排气管法兰连接→出气变径段与发电机组排气管法兰连接。

排气消声器工作过程：发电机组排放出的尾气首先从尾气排放管排出，至排气消声器的进气端变径段入口，进入排气消声器，经过排气消声器内部消声通道后从出气端变径段出口排出，然后直接进入大气或者接入排气管。本排气消声器声波从进气端变径段入口进入消声器，声波通过阻性吸声层消声后随即进入共振腔消声，随着声波沿着消声器内部气流通道前行，声波被阻性消声和共振腔消声共同作用，从出气端变径段出口传出后噪声得到有效消减。

上述参照实施例对该一种发电机组的阻抗复合式排气消声器的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

设计图

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