[发明专利]动能消声器

说明书

动能消声器是能让气流通过，噪声被衰减的消声装置，更适合低频噪声衰减，它由n套质量、弹簧、阻尼的单自由度振动系统组装在消声器外壳中。该结构空气动力性能好，结构尺寸小。在消声器外壳中，带导向轴的定位座、主弹簧、质量振子、导向套、缓冲弹簧、限位环顺序安装，当声能通过时，声压力作用在振子表面，振子获得动能沿导向轴轴向运动，压缩后面主弹簧，振子动能转化为系统的势能，当振子的动能为零时，系统势能最大。势能推动振子沿导向轴反向运动，其动能和势能的转换频率就是声波的频率，当弹性势能释放完时，后一次声能又重复该过程。周而复始，不断消耗声能，当声能频率接近单自由振动系统的固有频率时，消声效率最佳。

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体为气流通过气管，噪声被衰减的消声装置，尤其是噪声值很高的发动机或空气压缩机排气消声。

背景技术

目前，公知的消声器有阻性消声器，抗性消声器，阻抗复合消声器及微穿孔板消声器等等，阻性消声器的消声机理是：气体和声波通过消声器吸声片时，吸声片中的多孔材料将会把部分声能转化为热能，从而降低了声能，抗性消声器是由各种不同管径和长度的组合体，其消声机理是：阻止某些频率的声能透射过去，(也叫滤波)，微穿孔板消声器是由微穿孔板与后面的空腔组成，它消声机理是：声能通过时，迫使空腔的空气质量振动，声能转化为动能，消耗了声能，这些消声器共同的不足是低频消声量小，而且结构尺寸反比于消声频率，消声频率越低，结构尺寸越大，重量越重。【引用文献：“噪声控制”方丹祥等编著，北京出版社出版】

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供专门针对低中频频带进行消声的消声器，结构尺寸与频率无关，所以结构紧凑，重量轻，更适合于发动机或空压机这类以低频噪声为主的高噪声机械设备进气、排气系统的消声。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：针对需要消声的噪声频率f，专门设计生产出由n组固有频率f₀与噪声频率f接近的“质量、弹簧、阻尼单自由度振动系统”组合成的消声器，它使声能转化为振动系统的动能，达到消声目的。

进一步的，为了使消声器内各个零部件有准确的工作位置，设置了带导向轴的定位座和导向套，保证了弹簧的定位和质量振子只能沿导向轴方向运动。

更进一步的，为了防止质量振子过冲，在导向套内设置了缓冲弹簧和限位环。

其理论依据为：声波在空气中传播具有胀缩变化的频率特性，在消声器外壳内均布 n套质量振子、弹簧、阻尼组成的单自由度振动系统，利用作用在质量振子表面上声能压力推动质量振子运动，质量振子在动能作用下，压缩弹簧并克服阻尼力，动能减少，而弹簧受到压缩弹性势能增大，当振动系统动能为零时，弹性势能最大，弹性势能反向推动质量振子运动，在弹性势能释放完时，下一周期的声能又重复这个过程，能量不断转换过程中，声能不断消耗，达到消声目的。其构造特征为，消声器外壳内均布固定n 组带导向轴的定位座，主弹簧穿过导向轴一端坐在带导向轴的定位座上，另一端与同样穿过导向轴而固联在质量振子上的导向套外端压接，缓冲弹簧穿过导向轴插入导向套内孔中，另一端压着卡在导向轴轴径上的限位环上，这样顺序安装构成n套沿消声器外壳内径均布的单自由度振动系统。任一组(包括后面弹簧导向轴)质量振子都是一组“质量，弹簧，阻尼”单自由度振动系统。其力学模型见图1所示，其运动微分方程：

方程的稳态解y＝A sin(ωt+ψ)

系统受声能作用时振幅

式中：

——质量振子的加速度 m/s²

——质量振子的速度 m/s

m——振子质量 kg