[发明专利]减噪音的扩散器和减小噪音的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种减小听觉噪音的装置和方法，特别是，本发明涉及减噪音的扩散器和减小噪音的方法，听觉噪音由声源产生，如气体通过气体分配系统的喷嘴后会产生噪音。

背景技术

在所涉及的环境中，无论是地下、水下、高空、甚至在太空，气体分配系统通常包括压力气罐，气体通过很小的出口喷嘴排放至周围环境中。喷嘴的直径可小于1.27mm。气体流，如氮或氧，可由罐内的689.476kPa或更高的压力驱动，排放至大气压左右的在0至大约101.35kPa的外部压力下。这个压力差会产生超声气流，并产生冲击波，当气体离开喷嘴时，会产生哨声。在最容易被人耳听到的频率范围65至8000Hz内，这种声音可达80dB或更高。

该噪音量对任何喷嘴附近的人来说都心烦意乱。另外，如果不在声源处减小噪音，噪音会传播至很远的距离，干扰所涉及的环境中的其他的人。因此，已经对在系统中的噪音源处或短距离内作出过努力，以减小与其他分配系统相关的噪音量。但是，这些努力一直没有完全成功。  以前的系统一直采用的技术有消音器，该消音器在声波的路径上延伸，以试图减小噪音。一旦与消音器相接触，声波就损失一些能量，消音器通过振动散失能量。然而，与消音器的能量交换并不非常有效，难于使消音器定位，以在所有的方向上帮助吸收声音的能量；也难以改变消音器的尺寸，以在较宽的听觉频率范围内与声音的能量进行有效的相互作用。因此，在减小噪音方面，消音器的效果不好，特别是在听觉范围的高频端，大约在1250至8000Hz效果不好，然而，这在使人耳最不舒服的范围内。

相应地，一直需要在噪音源处有效和立即地减小声音的能量，如噪音源通常在气体分配系统中可以发现。

发明概述

本发明的目的是提供一种减噪音的扩散器和减小噪音的方法，其可以减少声波能量的损失和提高消噪音的效果。

从声源，如气体分配喷嘴，传播的声波具有纵向、径向(横向)和切向分量。本发明可减小与声波相关联的噪音，方法是迫使由冲击波产生的很多声音能量转化为径向分量，然后，径向分量通过与外壳的内壁的多点接触以热能散发。

当声波通过外壳传播时，外壳的有效直径至少为波长的1/4(λ/4)，即声波将被扭曲。本发明使声源，如气体喷嘴，下游产生的声波在外壳内传播，该外壳的有效直径小于λ/4，最好远远小于λ/4，从而使声波扭曲，迫使其重新构造。另外，该外壳离声源的开始距离不超过λ/4。重新构造的声波具有减小的纵向分量和增大的径向分量，以反复冲击外壳的内壁，然后才到达外壳的远处端，从而使外壳的内壁加热，以在离开外壳之前损失很多能量。

相应地，本发明提供了把从声源发出的人可听到的声波能量减小至可接受的音量的装置。该装置包括：一细长外壳，其位置可接受声波的能量，并且适合于把一部分声波能量的纵向分量转化为增大的声波能量的径向分量；和细长外壳的内壁，其适合于吸收一部分声波能量的径向分量。

在本发明的一个特别推荐的应用中，可恰好在气体喷嘴的下游(在声波波长的1/4至最小之间)设置扩散器，以使由排放气体所产生的声音能量最小化。该扩散器的直径小于声波波长的1/4，直至最小。该扩散器可有弯角或弯曲，以改善声音的最小化，该扩散器的形状也可以是这样的，即：多个气体喷嘴公用一个扩散器。

本发明还提供了吸收一些来自声源的声波能量的方法。该方法包括：把一部分声波能量的纵向分量转化为增大的声波能量的径向分量。该方法还包括：使一表面定位，以与声波能量的径向分量相作用，从而散发至少一部分声波能量的径向分量。

对附图的简要说明

图1是根据本发明的气罐、喷嘴和减噪音的扩散器的横截面图。

图2是气体从气罐的端部排出，途经喷嘴进入所附减噪音的扩散器的横截面图。

图3是喷嘴和扩散器的放大横截面图。

图4是根据本发明的另外一个实施例的弯曲或有弯角的扩散器的侧面图。

图5是如图4所示的弯曲扩散器的前视图。

图6是根据本发明的另外一个实施例的带两个钝弯角的扩散器的侧面图。

图7是根据本发明的另外一个实施例的具有螺旋的扩散器的透视图。

图8示出了根据本发明的扩散器，其用于从两个气源输入气体，通过一个外壳排放气体。

图9是采用两个根据本发明的扩散器的气体分配系统的透视图。

图10示出了来自气体扩散器的无盖喷嘴的音量的曲线，和来自带有消音器的同种喷嘴的音量的曲线。