[发明专利]大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵非线性消声方法和消声器

说明书

技术领域

本发明涉及声学领域，特别涉及大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵非线性消声方法和消声器。

背景技术

鉴于二叶轮容积式罗茨真空泵的工作特性，在业界被称为“声老虎”，其工作时产生很大的噪声辐射，因此在作业时产生了相当大的噪声，尤其是真空泵在运转中产生的空气动力性噪声，其声音沉闷，传播距离远、穿透力强，严重恶化劳动生产条件，污染工作环境，对操作人员的身心健康带来了较大的影响及危害。但是目前在工业生产中，罗茨真空泵(风机)是主要的风机形式，其市场保有量非常大，因此，噪声污染也非常严重。基于劳动保护和环境保护的要求，必须开展降噪工作，解决“声老虎”问题，为职工提供一个良好的工作环境。

目前有关罗茨真空泵的消声器技术主要分为以下2类：

1、主动消声技术

国外对风机噪声控制的最新方法是采用主动声源控制技术来抑制风机的基频噪声，试验室实验证明，这种方法无论在蜗舌处，还是在消声器上应用，效果都是比较明显。但从工程应用的角度还是其昂贵的附属装置，这种方法目前实用性不强。

2、被动消声技术

目前大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵的消声器均为线性消声器。

2.1阻性消声器

一般采用吸声材料主要有玻璃纤维、矿棉、岩棉和泡沫塑料等，当中、高频声波通过由吸声材料构成的管道时，声能被吸收，达到降噪的目的。罗茨真空泵的基频一般较低，波长较长(基频≤100Hz，波长≥3.4米)，因此，上述材料吸声效果几乎为零。另外，上述材料会吸入真空泵内，引起故障。

2.2抗性消声器

通常采用带内插管的扩张或共振结构消除中低频噪声。该方案的理论依据是小压差，低流速的线性声场。罗茨真空泵的压差接近1个大气压，在气流的出口处形成喷注，是一个非线性声场。因此，使用传统抗性消声器则降噪量大大低于理论值，同时在消声器中将出现强烈的结构振动。

发明内容

目前有关罗茨真空泵的降噪技术几乎无法解决非线性噪声和高声强基频问题，针对其技术缺陷，本发明的目的在于提供一种大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵非线性消声方法和消声器，在不改变罗茨真空泵结构的条件下增加相应的非线性消声器，降低大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵的基频噪声。

本发明的技术方案是，

本发明针对非线性、高声强声源，采用线性化处理，先使得低频噪声的一部分能量升到高频段，再采用阻、抗复合的方式衰减声能；然后合理搭配消声单元，达到最佳消声效果。

具体地，本发明的一种大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵非线性消声方法，包括如下步骤：

1)涡流缓冲与压力平衡

对罗茨真空泵的噪声通过一个平衡腔，降低压差和流速，实现声波过程的线性化；

2)小孔喷注、升频

以气体通过小孔喷注，将上述线性化的声波中的基频能量耦合成高频分量，实现升频；

3)微孔阻尼

声波通过小孔构成的阻尼系统，一部分声波能量被转化成热，实现阻性消声；

4)基频及倍频消声

声波通过由扩张管和内插管构成基频及倍频消声单元，实现抗性消声；

5)微孔阻尼

声波通过小孔构成的阻尼系统，一部分声波能量被转化成热，实现阻性消声；

6)基频及倍频消声

声波通过由扩张管和内插管构成的基频及倍频消声单元，实现抗性消声；

7)二级稳压

声波通过第二平衡腔二次稳压，实现内外气体的压差进一步降低；

8)基频及倍频消声

声波再次通过由扩张管和内插管构成基频及倍频消声单元，实现基频及倍频的二次抗性消声。

进一步，步骤6)中，声波通过由扩张管和内插管构成的1.5倍、2.5倍基频及倍频消声单元，实现抗性消声。

另外，本发明的大功率双叶逆流冷却式罗茨真空泵的消声器，其包括，壳体，具有进口和出口，壳体内从进口到出口之间设有一个供声波和气流同时通过的通道；从进口到出口，在通道中依次间隔设置阻性微孔消声缓冲腔、阻性微孔消声节流插管、罗茨真空泵基频及其高次谐波频段消声单元、阻性微孔消声节流插管、基频1.5倍及其高次谐波频段消声单元、基频2.5倍及其高次谐波频段消声单元、基频及其高次谐波频段消声单元；通道内侧壁设隔声阻尼填料。

进一步，所述的壳体内的通道从壳体进口到出口之间呈弯折、平行布置。

所述的壳体内的通道由隔板在壳体内隔断形成。

所述的壳体进口处设与真空泵排气口连接的连接法兰。