專利名稱:消聲器裝置和制造方法
本發(fā)明有關(guān)作聲響抑制器械部件用的管形元件的結(jié)構(gòu)，這聲響抑制器件有如消聲器和排氣噴嘴等。本發(fā)明還涉及這種管形元件的制造。
使用各種不同聲響抑制或衰減部件或元件的消聲器，有許多類型已為人所熟知。然而在元件的結(jié)構(gòu)形式上稍有改變，就會使相同頻率和不同頻率的聲波產(chǎn)生不同的干涉形式。因此，由于采用和過去有些不同的組裝形式，或用比過去低廉的制造方法，能帶來較好的或接近相等的聲響抑制效果，所以這門技藝還在繼續(xù)發(fā)展。本發(fā)明就是在這個意義上，在本技藝領(lǐng)域中取得地位。關(guān)于這點，下文的討論中就追溯發(fā)展的沿革，借以說明本發(fā)明的意義。
Rowley(美國專利第3，672，464號)介紹了一種在外殼中有逕直相對的輸入管和輸出管的消聲器。在兩個管件和外殼之間，有若干隔音板伸展。從下游向上游看時，輸出管有一個圓柱形逐漸收縮成一個喉管，然后迅速向外擴大，恢復(fù)到大約原來的圓柱形大小。
Wagner(美國專利第4，267，899號)介紹了對這設(shè)計所作的變化，把輸入管和輸出管互相作了偏側(cè)對置。Wagner在美國專利第4，368，799號中又作了進(jìn)一步的變化，在輸入管和輸出管上都加了喉管部分。此外，上面介紹的每一項專利中，在輸出和輸入管的收縮部分和喉管部分上都套有一個圓柱形管。這樣，顯然在制造過程中需要有一個成形工序，并有一個將一個管件壓入另一管件的工序，以及一個壓制隔音板的工序，當(dāng)然每道工序都要增加一筆制造成本。
Schmeichel(1983年6月16日呈請的申請案第505，424號，與前述專利相同，轉(zhuǎn)授與同一受讓人)揭示的消聲器裝置，也用逕直相對的輸入管和輸出管，在輸出管上有縮小的部分和一個喉管部分。但是Schmeichel發(fā)現(xiàn)，在制造輸出管的縮小部分和喉管部分時，增加若干不縮小的旁通通道是有利的。雖然這種輸出管取得了有利的聲響抑制效果，但需要制造有特殊形狀的管件。在消聲器上使用時，再把隔音板沖壓在管件上。
本發(fā)明可以取得現(xiàn)在技藝水平的聲響抑制效果，但其取得是利用制造簡單的器械，從而降低了成本。
本發(fā)明的目的是提出一種抑制聲響的器械，器械有一個殼體和進(jìn)口管和出口管。然而，進(jìn)口管和出口管中有一個，從一端到另一端有恒定的圓周，但是在一個管端部分上則有一個向里伸的褶皺，和管子端部的外翻口連接。
更具體講，本發(fā)明有一個實施方案是，有一根出口管在向著進(jìn)口端的方向上逐漸縮小直徑，并至少有一個褶皺在進(jìn)口端上外翻擴大。出口管還有一個有孔的部分，可以沿管子的有褶皺的部分布置。另外，在出口管和有褶皺的部分之間可以放置一塊隔音板。
一種具有如所述結(jié)構(gòu)形式的管件的消聲器，特別是結(jié)構(gòu)形式在靠近出口管的進(jìn)口處，有出乎意料的聲響抑制效果，有與所敘述的技藝現(xiàn)狀中復(fù)雜很多的管件接近相同、乃至更好的聲響抑制性能。已注意到外翻邊的進(jìn)口端有減小反壓力的作用。并且，有褶皺的部分不僅形成一個有文杜里管作用的喉管，而且這樣做了以后可以保持出口管有恒定的圓周，從而在形成褶皺部分和喉頸后，必然擴大周圍的膨脹腔的有效體積。所以這些特點匯集起來便提高了對聲響的抑制作用。
有相同重要意義的是，所述的有利形狀可以通過一道工序取得，這工序把在管件上組裝一個或多個隔音板的過程結(jié)合了起來。因此，由于減少組裝工序必然相應(yīng)節(jié)約了相當(dāng)多的費用。因此，技藝現(xiàn)狀中的許多優(yōu)點可以通過十分簡單的結(jié)構(gòu)形式取得，而這種結(jié)構(gòu)形式易于制造，便產(chǎn)生了價格低廉、但有相等的有效聲響抑制性能的器具。
本發(fā)明的上述優(yōu)點和其他的目標(biāo)將在下文中作進(jìn)一步的解釋。參照本說明書提出的附圖和介紹材料，可對本發(fā)明更為了解。附圖表示器件和制造方法的理想實施方案，下文將就附圖詳細(xì)解說器件和方法的創(chuàng)造性。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明提出的一種消聲器總成，并包括其器件，圖為部分剖面的正視。
圖2表示沿圖1中2-2線的橫截面。
圖3A-3D為與圖2相似的視圖，表示按本發(fā)明提出的有褶皺的管件的各種形狀。
圖4消聲器器件的正視剖面圖，在輸入管和輸出管之間有一根偏置管，偏置管有根據(jù)本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)。
圖5表示沿圖4中5-5線的橫截面圖。
圖6表示沿圖4中6-6線的橫截面圖。
圖7表示另一種實施方案，展視了與圖1相似的部分消聲器的局部橫截面。
圖8是沿圖7中8-8線的橫截面圖。
圖9是制造本發(fā)明提出的消聲器器械所用一種類型的代表工具透視圖。
圖10示出圖9中的工具與壓造器械結(jié)合，在壓制本發(fā)明提出的管件前的側(cè)視圖形。
圖11為與圖10相似的圖形，不同處為壓造器械被驅(qū)動以壓制管件并在管件上壓制隔音板，虛線圖形表示管件和隔音板離開壓造工具后的情況。
現(xiàn)就附圖作說明在所有這些圖中，對相同或相應(yīng)的部件使用相同的標(biāo)圖號表示，具體于圖1，按本發(fā)明提出的縮徑管器件，一般用標(biāo)號20表示。圖1中消聲器22所用的縮徑管20是出口管。消聲器22有進(jìn)口管24與管件20直對。進(jìn)口管和出口管24，20固定在殼體26上，有若干隔音板一般用標(biāo)號28。
如圖1和2所示，管件20有一個縮徑段或縮徑部分30，由傾斜的褶皺32和34形成。管20在進(jìn)口端有一個外翻口36，與喉頸38處的縮徑部分30一致。
從圖1的左邊向右邊看，管20有一個出口端40。管20在出口端40和縮徑部分30之間有一個圓柱形部分46。有一對相互間有間隔的隔音板42和44，用傳統(tǒng)的方式固定在管20的圓柱形部分46上。圓柱形部分46在隔音板42和44之間有帶孔的部分48，形成減低音響的最后膨脹腔43。
縮徑部分30還可以有圖中所示的有孔部分50?？s徑部分30的縮入最多處在喉頸38處，在這里和管20的外翻端口36連接，并也從這里開始擴大尺寸，形成管20的外翻口端36?？梢钥吹饺鐖D2所示，縮徑部分30的凸瓣形52和54，可以有一部分伸到管20原來的圓柱形截面的外面。但是在管20的進(jìn)口端和出口端36和40之間，在任何具體的位置上，管20的圓周都大致恒定。
進(jìn)口管24在它的出口端58處，有一個實體的壁56。進(jìn)口管24在它的靠近壁56處有一個帶孔的部分60。進(jìn)口管24在隔音板64和66之間，還另有一個有孔的部分62。隔音板64和66在管24和殼體26之間伸展。
在運轉(zhuǎn)時，排出的廢氣從進(jìn)口管24進(jìn)口端68處進(jìn)入消聲器22。廢氣可能膨脹，通過有孔部分62，進(jìn)入隔音板64及66和殼體66之間的第一衰減腔65中去。當(dāng)排氣沿進(jìn)口管24繼續(xù)前進(jìn)時，膨脹后通過有孔部分60，進(jìn)入主膨脹室23。壁56防止廢氣從進(jìn)口管24直接進(jìn)入出口管20。廢氣從主膨脹室20，向出口管20前進(jìn)，并可能從外翻口端部36或有孔部分50進(jìn)入。外翻口比用其他方法可以接受較大量的廢氣，因而有助于減少反壓力。喉頸起文杜里管的作用加速廢氣的流動，從而把廢氣通過有孔部分50吸入出口管20。有一個最終衰減腔43位于隔音板42、44和殼體26之間，使廢氣可以在進(jìn)入出口端40以前，膨脹后從有孔部分48進(jìn)入衰減腔43。
消聲器設(shè)計中的主要消聲或噪音衰減因素，是消聲器殼體橫截面面積和管件截面面積的比。載重車輛消聲器的典型面積比例是四比一，從殼體直徑的10英寸，和出口管直徑的五英寸計算而來。本發(fā)明的出口管在長度的相當(dāng)大一部分上形狀經(jīng)過改造，增大了它周邊對面積的比值，而且還加大了殼體對出口管的面積比例。為減小出口管有效截面面積并改善所述比值而使用的基本形狀是有一個一側(cè)的褶皺(見圖3A)，8字形(見圖3B)，苜蓿葉形(見圖3C)和四瓣形(見圖3D)。
改造后的管件還能使主膨脹腔的容積擴大，這是一個從生的優(yōu)點，而在最后對聲響的衰減是一個有意義的特點。減小出口管的有效面積的另外一個好處，是提高了消聲器的分界頻率，因為分界頻率是和管件的有效直徑成反比的。因此，消聲器的有效頻率范圍得到了強大。而且，由于改造后的管件有喉頸和逐漸的增大截面，便可以提高排氣的流速，有外翻口的管道入口可以抵銷反壓力。于是，經(jīng)本發(fā)明改造過的管件20，有許多聲學(xué)上的優(yōu)點，尤其如下文將有所述，可以將這管件作簡易而廉價的改造。
消聲器的另一種實施方案如圖4-6所示。與圖1和圖2實施方案相同的元件用相同的圖號標(biāo)志，所不同者為在號碼上加撇號區(qū)別。消聲器22′有帶一個進(jìn)口管24′和一個出口管20′的殼體26′。消聲器22′還有一個轉(zhuǎn)輸管70。進(jìn)口管24′;轉(zhuǎn)輸管70和出口管20′用若干隔音板28′支撐在殼體26′內(nèi)。進(jìn)口管24′有一個有孔的部分60′，在靠近出口端58′處有一個端壁56′。轉(zhuǎn)輸管70有有孔的部分72。出口管20′有有孔的部分50′和48′。消聲器22′有膨脹腔74，76，78和86，在隔音板84上有開口(圖中未示)使膨脹腔74和86相通。廢氣從進(jìn)口管24′進(jìn)入，膨脹后通過有孔部分60′進(jìn)入膨脹腔74，而在消聲器22′中通過。廢氣通過隔音板84上的開孔，經(jīng)過膨脹腔86而進(jìn)入膨脹腔86里的轉(zhuǎn)輸管70的外翻入口;或者進(jìn)入轉(zhuǎn)輸管70的有孔部分72。轉(zhuǎn)輸管70里的廢氣從有孔部分72中流過，進(jìn)入膨脹腔76，也可能從出口端88流出。于是廢氣在任一情況下都從外翻口端36′進(jìn)入出口管20′，或者通過有孔部分50′進(jìn)入。在全部廢氣從出口端40′離開消聲器22′以前，一部分在出口管20′里的廢氣，在經(jīng)過有孔部分48′進(jìn)入膨脹腔后，經(jīng)過了又一次的消聲。
消聲器22′在出口管20′的進(jìn)口端部分，和轉(zhuǎn)輸管70的出口端部分上，有縮徑的部分。這樣就可以認(rèn)識到縮小直徑的部分可以安排在出口管以外的其他管子上，也可以安排在進(jìn)口端以外的其他管端上。管徑的收縮有如圖5所示的苜蓿葉形狀，這形狀與圖3C的舉例相似?？s徑部分可以增大消聲器22′的面積比例，并增大膨脹室76的有效容積。出口管20′的外翻口端36′如圖6所示;如上文已有所述，起了在消聲器22′中降低反壓力的作用?？梢钥闯龊眍i38是出口管20′的最里面的周邊。
如圖7和8所示還有另一種用標(biāo)號22″表示消聲器的實施方案。在消聲器22″中，隔音板44″固定在出口管20″縮徑部分30″的凸瓣90上。隔音板44″的這種安置方法，給出口管20″的有褶皺的周邊94和隔音板44″的圓內(nèi)徑96之間，提供了一個開放的空間92。這樣，廢氣從膨脹室98通入膨脹室100時，可以通過開放空間92;或者進(jìn)入外翻口36″，膨脹后通過有孔部分48″而從出口管20″中通過。
根據(jù)本發(fā)明提出的，在用于聲響抑制器械中的一根或多根管件上，壓制有褶皺的縮徑部分的加工方法也屬于新穎的。用于壓制有縮徑的管件20的工具102如圖9所示。圖9中的工具102可如下文所述，用于制造與圖3B相似的8字形縮徑，或者可以用相似的工具制造其他的結(jié)構(gòu)形式，例如圖3A-3D中的結(jié)構(gòu)形式。工具102有一對型心104，舉例而言，其形狀與直徑與管件20的凸瓣相等。型心104有直線端部106和108在圓周切縫110處相接。端部108在它的最下端擴大，用以形成管件20的外翻口端36。
型心104的兩中心線確定第一平面。兩刀刃112在第二平面上定中，這平面與第一平面垂直，位于第一平面的兩個型心104中心線之間的中線上。刀刃112有鈍刃以免把管20割裂，但能在把管20軸向壓到刀刃112之間時，形成適當(dāng)?shù)鸟薨櫚疾?。刀?12從工具102的工件進(jìn)入端114，向著遠(yuǎn)端116逐漸互相靠近。它們的夾角，互相之間的距離，以及和型心的距離，決定縮徑部分30上的縮徑的傾斜度。
工具102的上述第一和第二平面的交接線決定工具102的中心線位置。當(dāng)把一根管件，例如管220(見圖10)擠壓到工具102上時，工具102的中心線和管220的中心心線重合。型心，無論是兩個或多個，都和工具102的中心線等距離放置，形成刀刃112的板件放在工具中心線的徑向平面里。刀刃最多只部分伸到管件220的圓周里。利用這種在下文中將詳細(xì)敘述的器械，在把管220往工具102上擠壓時，就形成了縮徑部分，其凸瓣距工具102的中心線都有相等的距離，而褶皺都對著220的中心線。
工具102有一個可以相對于機架120后退的底板118。這樣，在壓制管20時，底板118可以后退，而型心104可以在圓周線110處分離，當(dāng)壓好的管件上的壓力解除時，被壓緊的彈簧112把壓好的管件從型心104上的圓柱形部分106上推出去。
管件的壓制過程已由圖10和11說明。工具102固定在一個固定結(jié)構(gòu)124上。夾持組合件126支撐著一塊隔音板，如244。第二個夾持組合件128固定在壓床結(jié)構(gòu)130上。第二個夾持組合支撐一塊隔音板242。管220放在隔音板244和242之間。然后起動壓床(圖中未示)和管220在管220及隔音板242的接觸處，并在型心132部分伸入管220時接觸。然后壓床進(jìn)一步作用，把第一塊隔音板和第二塊隔音板壓在管220上。與此同時，當(dāng)管220被推送進(jìn)工具102時，刀刃112在230部分上壓出褶皺，并把端部236向外翻卷，如圖11所示。當(dāng)管220被推到型心104的端部處時，壓造器械回轉(zhuǎn)，把繼續(xù)向前的壓力解除。彈簧122在管220被壓到型心104的端部時被壓緊，然后如圖11中的虛線圖形所示又重行伸長，把管220從型心104上推出去，以便把管220從工具102中取出。
然后不用壓形工具104進(jìn)行相似的壓制操作，把第三和第四隔音板壓在進(jìn)口管(如24)上，便完成了如22的消聲器裝置，然后把進(jìn)口管和出口管，即24和22，壓進(jìn)殼體內(nèi)，如26。最后至少要把端部的隔音板用焊接或其他方法和完成的消聲器22固定。
本發(fā)明的制造方法至少比已有技藝領(lǐng)域減少一道工序，所以有其特別有利之處。在現(xiàn)有技藝領(lǐng)域中要求先把出口管制成，然后才能在管上壓制隔音板。因為本發(fā)明的工藝采用軸向沖壓壓制出口管，故在把管件軸向推進(jìn)壓制工具時，可以把隔音板同時壓到管上。由于采用軸向沖壓工序，并且恒定圓周管制造簡單，從而可以減少分別壓制管件和隔音板的工序。
在上文里的敘述中，已討論若干實施方案并指出其優(yōu)點。各種實施方案的構(gòu)造和作用的細(xì)節(jié)，包括新穎的制造方法均已作敘述如上。然而這些優(yōu)點和細(xì)節(jié)都是屬于概念的代表性敘述，因而是屬于解說性的。因此，如作任何變更，特別如關(guān)于形狀，尺寸，安排和已知元件的結(jié)合及組裝等方面的變更，凡屬于后附的權(quán)利要求
中的語匯的一般含義所表達(dá)的范圍者，理應(yīng)屬于本發(fā)明的原理。
權(quán)利要求
1.一種用于有管形元件的氣體排放系統(tǒng)的縮徑管件，該管形元件有相對的兩個端部。上述管形元件有靠近上述端部一端的一個部分，由于有向內(nèi)伸展的褶皺而縮小管徑，上述管形元件有從上述褶皺部分到上述一個端部的喇叭口。
2.一種用于氣體排放系統(tǒng)的縮徑管，其制造方法包括一個在軸向上擠壓，把隔音板安裝在有相向的端部的圓柱形管形元件上的工序，而同時在上述管形元件的鄰近上述端部之一端的一部分上加一褶皺，以縮小管徑，并把上述一端形成喇叭口。
3.一種用于一個消聲器的縮徑管件，其制造方法包括把一根圓柱形管，向一個與圓柱形管有共同中心線的工具上擠壓的工序，上述工具有若干端部擴大的型心，上述型心均與上述中心線有相同的距離，上述工具有一個板形元件，沿圓柱形之間的徑向平面，在上述圓柱形的縱向上伸展，上述板形元件伸入上述圓柱形管的圓周內(nèi)，從而通過上述壓制工序制造的圓柱形管，鄰近一個端部的一部分，因為有一條褶皺而縮小直徑，并在這端部上有喇叭形口。
4.一種聲響抑制器件，其中有形成一個閉合件的殼體;一個固定在上述殼體里的進(jìn)口管，作氣體進(jìn)入上述殼體用;一個固定在上述殼體里的出口管，作氣體排出上述殼體用;上述進(jìn)口管和上述出口管之一，其上有一個有孔部分，并有進(jìn)口端部分和出口端部分，上述末端部分之一有一個向內(nèi)伸展的褶皺并在這端上有一個喇叭口，上述喇叭口和上述有褶皺的末端部分連接。
5.一種消聲器，其中有一個有隔音板的殼體;有一個進(jìn)口管固定在上述殼體內(nèi)，上述進(jìn)口管有進(jìn)口端和出口端，上述進(jìn)口管和上述殼體及一對上述隔音板形成一個膨脹腔，上述進(jìn)口管在出口端有一個堵塞件，和出口端上游的裝置，使氣態(tài)流體通向上述膨脹腔;一個出口管固定在上述殼體內(nèi)，上述出口管有進(jìn)口端和出口端，上述進(jìn)口端有造形手段(Shape means)以改進(jìn)進(jìn)入上述出口管的氣態(tài)流體的聲響衰減，并減小上述出口管占據(jù)的空間，從而增大了膨脹腔的容積，進(jìn)一步改善了膨脹腔內(nèi)的聲響衰減。
6.如權(quán)利要求
第5項中之消聲器，而上述出口管的上述造形手段包括若干相互連接的部分橢圓形，從上述出口端附近的圓形截面處，到達(dá)一個有喉頸形截面的區(qū)域，這區(qū)域和通向上述出口管的進(jìn)口端的喇叭口部分相連。
7.如權(quán)利要求
第6項中之消聲器，而上述縮小直徑的部分有一個有孔的部分。
8.如權(quán)利要求
第7項中之消聲器，有一個隔音板伸展在上述殼體和上述縮徑部分的有孔部分之間，和上述隔音板及上述出口管之間，在橢圓件之間的范圍里的隔音板和出口管之間造成空間。
9.一種消聲器，其中有有膨脹腔的殼體;若干流通流體的管件;若干形成上述殼體端部和殼體內(nèi)一個膨脹腔的隔音板，上述隔音板在上述管件和上述殼體之間固定，上述隔音板和上述管件互相連接，以利流體從上述殼體里的進(jìn)口管流出，并利于從上述殼體內(nèi)流出;至少上述管件中有一個具有改善聲響衰減的裝置，包括能提高上述一個管件的周邊對面積的比值，而同時又提高上述殼體對上述一個管件的面積比的造形手段。
10.如權(quán)利要求
第9項中之消聲器，而上述一個管件在它的全部長度的一切位置上有基本固定的周邊。
11.如權(quán)利要求
第10項中之消聲器，而上述造形手段包括在上述一個管件中的向內(nèi)的變形部分，上述變形部分向著上述一個管件的一端伸展。
12.如權(quán)利要求
第11項中之消聲器，而上述造形手段包括降低反壓力的手段。
13.如權(quán)利要求
第12項中之消聲器，而上述反壓力降低手段包括在上述一個管件的端部有向外翻的喇叭口部分。
14.如權(quán)利要求
第13項中之一種消聲器，上述一個管件的上述變形部分在擴大為上述喇叭口之前，從一個圓形的截面形狀逐漸向著一個喉頸減小橫截面積，上述反壓力降低手段包括沿逐漸減小截面的部分有一個有孔的部分。
15.一個有下列工序的消聲器制造方法將隔音板壓附在進(jìn)口管上;將隔音板壓附在有進(jìn)口端的出口管上，而同時用一個褶皺把鄰近進(jìn)口端的一個部分縮小管徑，并把進(jìn)口端制成喇叭口形;把上述出口管壓入一個殼體;把上述進(jìn)口管壓入一個殼體;至少把一對上述隔音板的若干部分和上述殼體焊接，以形成上述殼體的端部。
專利摘要
本發(fā)明的目的是提出一種消聲器裝置及其制造方法。裝置包括進(jìn)口管和出口管，有若干隔音板從進(jìn)口管和出口管向一個殼體伸展。出口管在靠近它的進(jìn)口端處有一個縮小管徑的部分，由褶皺和凸瓣形成，并在端部有一個喇叭口。這種管徑收縮增大了消聲器殼體對出口管的面積比例，于是產(chǎn)生了有利的衰減性能。由于出口管的形成和隔音板在它上面的壓附在一道工序中完成，所以消聲器的制造方法比已知的方法較為簡便。
文檔編號F01N1/02GK85104467SQ85104467
公開日1986年12月31日 申請日期1985年6月11日
發(fā)明者瓦格納, 貝思克, 施邁切 申請人:唐納森有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan