專利名稱：球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種球殼束腔共振消聲器，主要應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)消聲，是此領(lǐng)域中的一種節(jié)能型消聲器。
背景技術(shù)：
空氣是聲音傳播的媒介，聲波在空氣中傳播，在通過(guò)狹小空間時(shí)粘滯阻尼的空氣產(chǎn)生摩擦，聲能轉(zhuǎn)變成熱能，若在狹小空間后部設(shè)計(jì)一封閉空腔，當(dāng)聲波在空腔中反復(fù)振蕩(共振)時(shí)就會(huì)使更多的聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使聲波衰減，起到消聲的效果。多孔纖維材料可以減少聲波的反射，也是一種消聲的結(jié)構(gòu)形式?；谶@些結(jié)構(gòu)特性，人們?cè)O(shè)計(jì)了各種消聲產(chǎn)品應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)消聲器技術(shù)主要為以下三種第一種為阻性消聲器，此為直接排放式消音器，其主要是利用多孔吸聲材料來(lái)降低噪聲的。阻性消聲器對(duì)中高頻消聲效果好，但對(duì)低頻消聲效果較差。第二種為抗性消聲器，是由突變界面的管和室組合而成的。雖然對(duì)低頻消聲效果很好，但由于非直排，所排氣體在管道中反復(fù)相向流動(dòng)，對(duì)排氣有一定的阻礙，從而產(chǎn)生較大的動(dòng)力能量消耗(參見(jiàn)《現(xiàn)代車用動(dòng)力》2011年02期“汽油機(jī)排氣消聲器對(duì)動(dòng)力性影響的模擬分析”一文)。第三種為阻抗復(fù)合型消聲器，也為非直排式。以上或不能較理想的廣譜消音，或會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)力能量損耗。其主要原因是沒(méi)有選擇對(duì)低頻段極為有效地消聲，同時(shí)又能夠有效地減少動(dòng)力能量損耗的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種內(nèi)燃機(jī)球殼束腔共振節(jié)能消聲器，以解決直接排放式消聲器存在的消聲效果差的問(wèn)題，間接起到節(jié)能的作用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，包括外殼腔體、管束、微孔筒、中心圓管和絲狀吸聲物，中心圓管安裝在筒形的外殼腔體的軸心，在該中心圓管的管壁上設(shè)有圓孔，該中心圓管的兩端穿出外殼腔體封閉的兩端，在該中心圓管的一端設(shè)有法蘭，另一端為排氣口 ；在該中心圓管的外部同軸套裝微孔筒，在兩者之間設(shè)有絲狀吸聲物；在微孔筒的每一微孔的外端均連接一管束，其特征在于，在該外殼腔體內(nèi)與管束之間的空間內(nèi)裝有開(kāi)孔球殼；所述的絲狀吸聲物為吸聲棉或金屬絲狀物；所述的管束為一字形或/和T形管束；所述的管束或者是由細(xì)管繞制的彈簧管束。在所述的微孔筒的微孔內(nèi)端設(shè)有倒角，所述的一字形管束、T形管束或彈簧管束的一端通過(guò)管接頭與該微孔筒的微孔連接；在管接頭的一端設(shè)有外凸緣，該外凸緣沉入微孔筒的微孔內(nèi)側(cè)面的倒角處并相互焊接，管接頭的另一端穿出微孔筒的微孔并與一字形管束或彈簧管束的一端連接，或與T形管束的底端連接。在所述的微孔筒的微孔內(nèi)端設(shè)有倒角，所述的一字形管束、T形管束或彈簧管束的一端通過(guò)管接頭與該微孔筒的微孔連接；該管接頭的一端與該微孔筒的微孔外端焊接，管接頭的另一端與一字形管束或彈簧管束的一端連接，或與T形管束的底端連接。[0008]所述的T形管束和彈簧管束采用塑料管或金屬管制成。在所述的中心圓管的圓孔外端設(shè)有倒角。所述的中心圓管7為直管或局部彎曲。本實(shí)用新型的有益效果是把管束微縫穿孔板復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)以及穿孔球殼共振現(xiàn)象應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器。將T形管內(nèi)橫管內(nèi)氣體受激振動(dòng)原理、微縫穿孔板復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)利用管腔耦合共振原理、穿孔球殼共振以及多孔纖維吸聲材料聲能耗散吸收的吸聲原理結(jié)合起來(lái)，不僅明顯增大復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)和聲阻，同時(shí)還拓寬了吸聲頻帶，從而可應(yīng)用于直接尾氣排放式內(nèi)燃機(jī)的消音，并具有節(jié)能的效果。

圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中一端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A-A剖視圖(安裝T形管及一字形管的實(shí)施例)；圖4是圖2的A-A剖視圖(安裝空心管繞制彈簧的實(shí)施例)；圖5是本實(shí)用新型孔管展開(kāi)的外周面局部示意圖；圖6是圖5的B-B剖視圖；圖7是本實(shí)用新型微縫微孔筒展開(kāi)的局部示意圖；圖8是圖7的C-C剖視圖(安裝T形管的實(shí)施例)；圖9是圖7的C-C剖視圖(安裝細(xì)管繞制的彈簧的實(shí)施例)；圖10是圖7的C-C剖視圖(安裝一字形管的實(shí)施例)；圖11是本實(shí)用新型的開(kāi)孔球殼的外形結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、法蘭，2、外殼腔體(帶有前后開(kāi)孔蓋的薄壁筒)，3、開(kāi)孔球殼，31、球孔，4、一字形管束，5、T形管束，6、微縫以及穿孔后倒角的微孔筒，61、微孔，7、中心圓管，71、中心圓管管壁上的圓孔，8、耐高溫的吸聲棉或金屬絲狀物，9、細(xì)管繞制的螺旋彈簧形的彈簧管束，10、帶有外凸緣的管接頭，11、沒(méi)有外凸緣的管接頭，12、焊縫。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例參見(jiàn)圖1-圖3、圖5-圖8以及圖10和圖11，該實(shí)施例包括外殼腔體2、管束、微孔筒6、中心圓管7和絲狀吸聲物，中心圓管7安裝在筒形的外殼腔體2的軸心，在該中心圓管7的管壁上設(shè)有圓孔71，該中心圓管7的兩端穿出外殼腔體2封閉的兩端，在該中心圓管7的一端設(shè)有法蘭I，另一端為排氣口 ；在該中心圓管7的外部同軸套裝微孔筒6,在兩者之間設(shè)有絲狀吸聲物8 ;在微孔筒6的每一微孔61的外端均連接一管束，其特征在于，在該外殼腔體2內(nèi)與管束之間的空間內(nèi)裝有開(kāi)孔球殼3 ;所述的絲狀吸聲物8為吸聲棉或金屬絲狀物；所述的管束為一字形管束4 (參見(jiàn)圖10)和(或)T形管束5 (參見(jiàn)圖8)。將管壁開(kāi)孔的中心圓管7外包覆一層耐高溫吸聲棉或金屬絲狀物8，再將安裝了一字形管束4及T形管束5后的微孔筒6套在耐高溫吸聲棉或金屬絲狀物8的外面。微孔筒6上安裝一字形管束4及T形管束5的方法為在每個(gè)微孔61的倒角位置上安裝管接頭10，使得管接頭10 —端的外凸緣不得突出微孔筒6的內(nèi)表面。再將管接頭10的另一端套入一字形管束4或T形管束5。開(kāi)孔中心圓管7兩端伸出一定長(zhǎng)度(如圖1及圖3所示)，之后放入一端焊接有前蓋的外殼腔體2內(nèi)；然后在管束與外殼腔體2內(nèi)的空擋處放入若干個(gè)開(kāi)孔球殼3，將外殼腔體2的后蓋套進(jìn)中心圓管7的另一端并與外殼腔體2的另一端密焊，最后再將法蘭I與中心圓管7—端焊牢。微孔61的形狀有一字型微孔和圓孔，一字型微孔與一字形管束4連接，圓孔與T形管束5連接。第二實(shí)施例本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖4和圖9所示，將管壁開(kāi)孔的中心圓管7外包覆一層耐高溫吸聲棉或金屬絲狀物8，再將安裝了細(xì)管繞制的彈簧9的微孔筒6套在耐高溫吸聲棉或金屬絲狀物8的外面。微孔筒6上安裝細(xì)管繞制的彈簧9的方法為在微孔筒6的每個(gè)微孔61的外端焊接一細(xì)管繞制的彈簧9的一端(代替上一實(shí)施例中的一字形管束4及T形管束5)。微孔61的形狀為圓孔。該實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與上一實(shí)施例相同。為防止聲音直接傳出，可將本實(shí)用新型的中心圓管7的局部適當(dāng)彎曲，彎曲范圍小于六分之π弧度。本實(shí)用新型的工作原理說(shuō)明本實(shí)用新型束腔為柔性或剛性管束微縫微孔筒復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)，同時(shí)加入了使腔內(nèi)產(chǎn)生共振的開(kāi)孔球殼3。與以往不同的是增加了 T形管束5 (第一實(shí)施例)，使得管束橫管內(nèi)氣柱一階自由振動(dòng)的駐點(diǎn)附近受到激勵(lì)，從而更易發(fā)生共振，進(jìn)而使摩擦更劇烈，取得更好的吸聲效果。在第二實(shí)施例中，利用耐高溫材料制成空心管繞成的彈簧9，當(dāng)空心管內(nèi)空氣振動(dòng)的同時(shí)，也可帶動(dòng)彈簧9的振動(dòng)，也可使摩擦更劇烈，取得更好的吸聲效果。利用管腔耦合共振和微縫共振的吸聲原理，將管束穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)(中心圓管7)和微縫吸聲結(jié)構(gòu)(微孔筒6) 二者結(jié)合起來(lái)，通過(guò)管長(zhǎng)和管束結(jié)構(gòu)(一字形管束4、T形管束5和彈簧9)對(duì)共振吸收峰和吸聲頻帶的調(diào)制作用(增加聲阻、強(qiáng)化吸聲；增加聲質(zhì)量，促使共振吸收峰移向低頻；調(diào)制拓寬吸聲頻 帶)，從而增大吸聲系數(shù)，特別是增強(qiáng)對(duì)中、低頻噪聲的有效吸收，同時(shí)利用微縫共振提高中高頻吸聲效果，進(jìn)一步拓寬管束穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶。采取這樣方法后，與傳統(tǒng)直排式內(nèi)燃機(jī)消聲器相比，吸聲效果大幅增加，特別是低頻段。內(nèi)燃機(jī)排氣孔產(chǎn)生的噪音，在經(jīng)過(guò)這樣的消聲后，可達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)由于減少了排氣推動(dòng)力，從而達(dá)到節(jié)能的效果。以下是一組實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，可以說(shuō)明這種節(jié)能消聲器的效果，從而對(duì)原理進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)內(nèi)容選擇一款具代表性車型，在相同路段路況性況下，由相同駕駛員駕駛同一車，在相同里程下分別測(cè)試原車的百公里油耗及改換束腔式汽車消聲器后該車的百公里油耗，利用對(duì)比的方法進(jìn)行分析從而得出結(jié)論。試驗(yàn)操作過(guò)程車型選擇為03款富康轎車，乘坐三人。2012年10月6日15時(shí)55分在距北京六環(huán)路軍莊收費(fèi)站20米處加油站第一加油槍加油，跳槍后指示31. 49升，價(jià)格湊整后為31. 69升。16時(shí)01分開(kāi)始沿六環(huán)外環(huán)方向以80公里左右時(shí)速等速行駛。為了與夜間條件相同，打開(kāi)大燈行駛，繞行一圈后于18時(shí)39分返回到該加油站。行駛路程為六環(huán)一圈路程加上進(jìn)出匝道路程整200公里。利用同一加油槍進(jìn)行加油，跳槍后顯示為9. 53升。駕駛員等休息進(jìn)餐，并到汽修廠將原消聲器更換成配套定制的束腔式汽車消聲器。由于原加油站夜間停止加油，于當(dāng)日20時(shí)30分改到南六環(huán)新立西橋加油站加油。20時(shí)37分開(kāi)始以相同方式行駛198公里后于次日I時(shí)18分返回。在相同加油槍加油，跳槍后指示加油量為8. 83升。數(shù)據(jù)計(jì)算未更換消聲器時(shí)百公里油耗為(31. 69-31. 49+9. 53) +2. 00 = 4. 865更換消聲器后百公里油耗為8· 83 + 1. 98 = 4. 4596在不考慮其他因素情況下節(jié)油率為(4. 865-4. 4596) +4. 865 = O. 08332 = 8. 332 %，如考慮其他因素，如加油站加油槍的誤差等，其節(jié)油率應(yīng)在7%以上。社會(huì)性效果隨著世界性能源危機(jī)的到來(lái)，節(jié)能已成為全社會(huì)共識(shí)，如僅在1%的汽車上安裝達(dá)到該效果此類消聲器，每年可節(jié)約近千萬(wàn)桶原油，還可對(duì)環(huán)保、減少溫室效應(yīng)等產(chǎn)生積極的效果。
權(quán)利要求1.一種球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，包括外殼腔體、管束、微孔筒、中心圓管和絲狀吸聲物，中心圓管安裝在筒形的外殼腔體的軸心，在該中心圓管的管壁上設(shè)有圓孔，該中心圓管的兩端穿出外殼腔體封閉的兩端，在該中心圓管的一端設(shè)有法蘭，另一端為排氣口 ； 在該中心圓管的外部同軸套裝微孔筒，在兩者之間設(shè)有絲狀吸聲物；在微孔筒的每一微孔的外端均連接一管束，其特征在于，在該外殼腔體內(nèi)與管束之間的空間內(nèi)裝有開(kāi)孔球殼；所述的絲狀吸聲物為吸聲棉或金屬絲狀物；所述的管束為一字形或/和T形管束；所述的管束或者是由細(xì)管繞制的彈簧管束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，其特征在于，在所述的微孔筒的微孔內(nèi)端設(shè)有倒角，所述的一字形管束、T形管束或彈簧管束的一端通過(guò)管接頭與該微孔筒的微孔連接；在管接頭的一端設(shè)有外凸緣，該外凸緣沉入微孔筒的微孔內(nèi)側(cè)面的倒角處并相互焊接，管接頭的另一端穿出微孔筒的微孔并與一字形管束或彈簧管束的一端連接，或與T形管束的底端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，其特征在于，在所述的微孔筒的微孔內(nèi)端設(shè)有倒角，所述的一字形管束、T形管束或彈簧管束的一端通過(guò)管接頭與該微孔筒的微孔連接；該管接頭的一端與該微孔筒的微孔外端焊接，管接頭的另一端與一字形管束或彈簧管束的一端連接，或與T形管束的底端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，其特征在于，所述的T形管束和彈簧管束采用塑料管或金屬管制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，其特征在于，在所述的中心圓管的圓孔外端設(shè)有倒角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，其特征在于，所述的中心圓管(7)為直管或局部彎曲。
專利摘要一種球殼束腔共振內(nèi)燃機(jī)節(jié)能消聲器，其設(shè)有圓孔的中心圓管安裝在筒形的外殼腔體的軸心；中心圓管的兩端穿出外殼腔體封閉的兩端，在一端設(shè)有法蘭，另一端為排氣口；在中心圓管的外部套裝微孔筒，在兩者之間設(shè)有吸聲棉或金屬絲狀物；在微孔筒的每一微孔的外端均連接一管束。在該外殼腔體內(nèi)與管束之間的空間內(nèi)裝有開(kāi)孔球殼；該管束為一字形或/和T形管束；或者是由細(xì)管繞制的彈簧管束。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是把球殼、管束微縫穿孔板復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)應(yīng)用于束腔共振消聲器，將管束穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)和微縫吸聲結(jié)構(gòu)、多孔纖維吸聲材料三者結(jié)合起來(lái)，增大復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)和聲阻，拓寬其吸聲頻帶，用于直排式內(nèi)燃機(jī)尾氣消聲，并具有節(jié)能效果。
文檔編號(hào)F01N1/10GK202883054SQ201220551429
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者汪強(qiáng), 汪小明 申請(qǐng)人:汪強(qiáng), 汪小明