專利名稱：消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消聲器，更確切一點(diǎn)，本發(fā)明涉及一種能夠有效地減小和消除產(chǎn)生在氣體壓縮機(jī)進(jìn)氣和排氣中的脈動(dòng)和噪聲、例如產(chǎn)生在諸如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)入氣體、排放氣體、空氣和散熱劑中脈動(dòng)和噪聲的消聲器。
迄今已提出了多種消聲器(消音器)。為了對(duì)付噪聲和振動(dòng)，以減小和消除進(jìn)氣和排氣中的脈動(dòng)，所提出的消聲器主要有衰減型、共鳴型、吸聲型或者其一種結(jié)合型。
尤其是，為了對(duì)付往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)和氣體壓縮機(jī)中的噪聲和振動(dòng)，主要應(yīng)用的是共鳴型和衰減型的消聲器，關(guān)于它們的結(jié)構(gòu)和原理的研究已經(jīng)達(dá)到一個(gè)相當(dāng)高的程度。
例如，日本未審查的專利公開(kāi)No.155521/1984揭示了一種主要用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的消聲器，該消聲器具有一個(gè)額外的旁路排氣管，以使排放氣體中的脈動(dòng)相位錯(cuò)開(kāi)，所以主排氣管中波形A的環(huán)圈和旁路排氣管中波形B的環(huán)圈以正負(fù)關(guān)系相吻合，以減小或消除脈動(dòng)的振幅。然而，該技術(shù)含有一個(gè)問(wèn)題，即很難將排放氣流均勻地分入主排氣管和旁路排氣管，這個(gè)問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。
一般而言，要減小和消除進(jìn)入氣體和排放氣體中低頻范圍內(nèi)的脈動(dòng)要比高頻范圍內(nèi)的更困難。目前，仍然沒(méi)有提出重量輕、尺寸小且能夠有效減小中低頻范圍內(nèi)的波動(dòng)的最新消聲器。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)共鳴型和衰減型的消聲器、即通過(guò)耗散和消除脈動(dòng)來(lái)減小和消除脈動(dòng)的消聲器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)試驗(yàn)和差錯(cuò)，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)得出了具有以中空三角形柱和較好消聲效果為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)特征的本發(fā)明。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)用于中到低頻的消聲器，與氣體流速和脈動(dòng)分貝相比，該消聲器具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較好的消聲效果。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種緊湊和合適尺寸的消聲器，該消聲器能夠有效減小和消除無(wú)論是脈動(dòng)生成固定源或脈動(dòng)生成移動(dòng)源所產(chǎn)生的脈動(dòng)。
本發(fā)明提供了一種消聲器，其中一個(gè)圓柱形進(jìn)氣管被固定成穿過(guò)一個(gè)中空三角形柱的一個(gè)端面，并且具有開(kāi)在所述中空三角形柱的腔室中幾乎垂直于管道軸線的一個(gè)或多個(gè)截面部分中的多個(gè)徑向開(kāi)口，一個(gè)排氣管被固定成穿過(guò)中空三角形柱的另一個(gè)端面，脈動(dòng)的氣體從所述圓柱形進(jìn)氣管的徑向開(kāi)口排入所述中空三角形柱中，在幾乎垂直于所述圓柱形進(jìn)氣管軸線方向的一個(gè)平面上幾乎同相地彼此碰撞(權(quán)利要求1)；如權(quán)利要求1所述的消聲器，其中所述中空三角形柱是中空等邊三角形柱(權(quán)利要求2)；如權(quán)利要求1或2所述的消聲器，其中，所述圓柱形進(jìn)氣管具有一個(gè)底部，所述底部在其底部表面的中心部分裝有向著進(jìn)氣口變尖的一個(gè)錐形突出物(權(quán)利要求3)；如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的消聲器，其中，所述圓柱形進(jìn)氣管具有一個(gè)底部，所述底部的截面向著排氣口逐漸變小(權(quán)利要求4)；如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的消聲器，其中還提供有一個(gè)圓柱形消聲腔室，以圍繞所述中空三角形柱，所述中空三角形柱相對(duì)其頂點(diǎn)的鄰近處具有成對(duì)的通孔(權(quán)利要求5)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的側(cè)剖視圖；圖2是沿圖1中箭頭A-A的剖視圖；圖3是以箭頭B-B方向觀察圖1所得的視圖；圖4是實(shí)施例2的側(cè)剖視圖；圖5是沿圖4中箭頭C2-C2的剖視圖；圖6是實(shí)施例3的側(cè)剖視圖；圖7是沿圖6中箭頭D2-D2的剖視圖；圖8是實(shí)施例4的側(cè)剖視圖；圖9是沿圖8中箭頭E-E的剖視圖；圖10是實(shí)施例5的一個(gè)主要部分的側(cè)視圖；圖11是實(shí)施例6的側(cè)剖視圖；圖12是沿圖11中箭頭F-F的剖視圖；在圖1至圖12中，標(biāo)號(hào)1為一個(gè)消聲器，2為一個(gè)進(jìn)氣管，2A為一個(gè)入口，3為一個(gè)中空三角形柱，3A為中空三角形柱的內(nèi)壁，3B為位于中空三角形柱入口側(cè)的壁，3C為位于中空三角形柱出口側(cè)的壁，4為一個(gè)排氣管，4A為一個(gè)出口，5為一個(gè)圓柱形進(jìn)氣管，6為各徑向開(kāi)口，7為進(jìn)氣管的底部，8為一個(gè)截頭圓錐形底部，9為圓錐形底部，11為一個(gè)進(jìn)氣閥，11A為一個(gè)進(jìn)氣閥桿，12為一個(gè)排氣閥，12A為一個(gè)排氣閥桿，13為一個(gè)外部圓柱體，13A為外部圓柱體的內(nèi)壁，標(biāo)號(hào)20為發(fā)生脈動(dòng)碰撞的各點(diǎn)。
首先，描述實(shí)施例1。在圖1至圖3中，消聲器1包括中空三角形柱3和一個(gè)圓柱形進(jìn)氣管5，圓柱形進(jìn)氣管5部分穿過(guò)入口側(cè)的壁3B。進(jìn)氣管5具有許多徑向開(kāi)口6,6,…，沿徑向開(kāi)口在中空三角形柱3中(見(jiàn)圖2)。當(dāng)內(nèi)部壓力升高時(shí)，氣體通過(guò)右端的排氣管向著右方噴出。
消聲動(dòng)作與普通的消聲器一樣。即氣體穿過(guò)進(jìn)氣管的徑向開(kāi)口6，并且噴入中空三角形柱3中，中空三角形柱3是一個(gè)具有流通阻力的膨脹腔。而且，如圖2所示，從進(jìn)氣管5的徑向開(kāi)口6,6,…噴出的氣體碰撞中空三角形柱3的內(nèi)壁3A，且有規(guī)律地以大約60度的入射角和60度的反射角在脈動(dòng)碰撞點(diǎn)20,20,…幾乎同相地碰撞，由此，脈動(dòng)的各環(huán)圈相互碰撞，從而使聲音受到壓抑，振動(dòng)和噪聲就衰減了。因此需要中空三角形柱具有一等邊三角形的截面。然而，即使當(dāng)中空三角形柱具有接近兩等邊三角形或直角三角形的截面，也能得到相似的消聲效果，盡管與具有等邊三角形截面的柱體相比，消聲效果可能會(huì)稍微差些。
圖4是一個(gè)實(shí)施例的側(cè)剖視圖，圖5是沿圖4中的箭頭C2-C2所示方向的剖視圖，在圖中進(jìn)氣管的底部逐漸變細(xì)，形成了截頭圓錐形的形狀，因此管子的直徑向著出口側(cè)逐漸變小。
盡管沿C1-C1和C3-C3的截面沒(méi)有示出，進(jìn)氣管5的厚度隨著C1-C1→C2-C2→C3-C3的次序逐漸增加，徑向開(kāi)口6,6…的長(zhǎng)度相應(yīng)地逐漸增加。當(dāng)與實(shí)施例1(圖1)的橫向布置的進(jìn)氣管的右端底部7較平坦時(shí)相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)是，能夠減輕和消除強(qiáng)烈脈動(dòng)的發(fā)生。即在進(jìn)氣管底部的鄰近處適度地接納脈動(dòng)，在環(huán)繞進(jìn)氣管5的中空三角形柱中，氣體以C1-C1、C2-C2、C3-C3的次序沿徑向被排出，由此以氣體流通的步驟連續(xù)地(依次地)使脈動(dòng)衰減。相反地，如圖6和7所示，即使當(dāng)通過(guò)把一個(gè)圓錐形的突出物安裝在進(jìn)氣管的底部7上以面對(duì)入口來(lái)形成錐形底9時(shí)，也以D1-D1、D2-D2、D3-D3的次序獲得了與實(shí)施例2相同的效果。在此，傾斜部分中的徑向開(kāi)口當(dāng)然可以是一個(gè)平面上的C4-C4、…、D4-D4。
參見(jiàn)圖3，最佳的消聲條件不僅存在于r＜R的情況下，其中r是進(jìn)氣管的內(nèi)半徑，R是圍繞的中空三角形柱內(nèi)壁的等邊三角形截面的三個(gè)頂點(diǎn)的外接圓的半徑，也存在于排氣管4A的內(nèi)半徑R的厚度要比內(nèi)壁三角形截面的內(nèi)接圓小+α的情況下。
圖8是當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用到OHV-型的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口時(shí)的實(shí)施例4的側(cè)視圖，圖9是其沿箭頭E-E的剖視圖。已知即使排放的氣體具有高溫高壓時(shí)也能獲得意料之外的高消聲效果。但是，由于排放阻力趨于增加，故該消聲器不能使用在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)中。圖10是當(dāng)實(shí)施例4的進(jìn)氣管的形狀修改為圖6所示的形狀時(shí)一個(gè)主要部分的剖視圖。這種變形當(dāng)然包含在本圖11是實(shí)施例6的側(cè)剖視圖，其中沿徑向以多種狀態(tài)形成了脈動(dòng)碰撞點(diǎn)，而不是像圖4和6所示的實(shí)施例2和3中沿縱向形成。圖12是沿圖11中的箭頭F-F的剖視圖。本實(shí)施例與圖4和圖6所示的實(shí)施例大體相同。然而，當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度有所限制時(shí)，可沿徑向多級(jí)構(gòu)成脈動(dòng)碰撞點(diǎn)，這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。上述的實(shí)施例不僅可應(yīng)用到排放其進(jìn)氣側(cè)的高壓廢氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以應(yīng)用到在進(jìn)氣側(cè)壓力減小的壓縮機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，以有效地抑制聲音。
工業(yè)實(shí)用性(1)本實(shí)施例可應(yīng)用到大型往復(fù)式空氣壓縮機(jī)中，用以大幅度地減小壓縮機(jī)和空氣流通導(dǎo)管中的振動(dòng)。
(2)當(dāng)使用在一個(gè)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中時(shí)，①消聲器的體積可以減小到不超過(guò)能夠獲得相同消聲效果的傳統(tǒng)對(duì)應(yīng)物體積的70％。在體積相同的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較，可以提高超過(guò)4db的消聲效果。②在傳統(tǒng)的消聲器中，排放氣體沿軸向流動(dòng)。然而，在本發(fā)明的消聲器中，排放氣體幾乎對(duì)稱地沿徑向流動(dòng)，而保持很好的平衡。因此，消聲器本身不會(huì)振動(dòng)。
當(dāng)使用在大型發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，振動(dòng)幾乎減小至零。
本發(fā)明的實(shí)施例能夠達(dá)到所有上述的目的。即，這些實(shí)施例顯著地減小和消除了裝置中通常很難抑制的低頻范圍的振動(dòng)和噪聲。
權(quán)利要求
1．一種消聲器，其特征在于，其中一個(gè)圓柱形進(jìn)氣管被固定成穿過(guò)一個(gè)中空三角形柱的一個(gè)端面，并且具有開(kāi)在所述中空三角形柱的腔室中幾乎垂直于管道軸線的一個(gè)或多個(gè)截面部分中的多個(gè)徑向開(kāi)口，一個(gè)排氣管被固定成穿過(guò)中空三角形柱的另一個(gè)端面，脈動(dòng)的氣體從所述圓柱形進(jìn)氣管的徑向開(kāi)口排入所述中空三角形柱中，在幾乎垂直于所述圓柱形進(jìn)氣管軸線方向的一個(gè)平面上幾乎同相地彼此碰撞。
2．如權(quán)利要求1所述的消聲器，其特征在于，所述中空三角形柱是中空等邊三角形柱。
3．如權(quán)利要求1或2所述的消聲器，其特征在于，所述圓柱形進(jìn)氣管具有一個(gè)底部，所述底部在其底部表面的中心部分裝有向著進(jìn)氣口變尖的一個(gè)錐形突出物。
4．如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的消聲器，其特征在于，所述圓柱形進(jìn)氣管具有一個(gè)底部，所述底部的截面向著排氣口逐漸變小。
5．如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的消聲器，其特征在于，還提供有一個(gè)圓柱形消聲腔室，以圍繞所述中空三角形柱，所述中空三角形柱相對(duì)其頂點(diǎn)的鄰近處具有成對(duì)的通孔。
全文摘要
一種消聲器,用以減小和消除產(chǎn)生在往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)和往復(fù)式空氣壓縮機(jī)中的中低頻的振動(dòng)和噪聲。具有沿徑向開(kāi)出的多個(gè)端口的進(jìn)氣管沿其縱向插入一個(gè)中空三角形柱中,氣體被吹入中空三角形柱中,在中空三角形柱中被各個(gè)壁返回的脈動(dòng)氣體彼此碰撞,以消除脈動(dòng)。
文檔編號(hào)F01N1/08GK1303992SQ99120968
公開(kāi)日2001年7月18日 申請(qǐng)日期1999年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月29日
發(fā)明者西川里房 申請(qǐng)人:株式會(huì)社必泰克