一种管路消声器的制作方法

1.本发明涉及消声器的技术领域，尤其涉及一种管路消声器。


背景技术：

2.管路系统在各种工业领域中都有非常重要的应用，尤其在船舶工业领域，充液管路系统(如生活用水管路及冷却水管路等)普遍存在于各类船舶中，并发挥着重要的作用。目前，流体在管路中流动，不可避免的会发出噪音。因此，即可以供流体流通又可以消声的管路消声器越来越多的串连于管路中使用。
3.据发明人所知，可以采用通过电磁驱动的声源向管道内发射与噪音信号对应的声波来抵消噪音信号的振动能量，从而起到降噪的作用，但是声源直接与管道内部的流体接触，因此，当管道内的流体压力提高时，管道内流体压力会挤压声源的振动件，对声源的正常工作造成不利影响。
4.因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种管路消声器，能够降低流体压力对声源造成的不利影响。
6.为实现上述发明目的，本发明提出了一种管路消声器，包括
7.管路组件，包括用于输送流体的通道；
8.声源，用于向所述通道内发射声波；
9.水听器，与所述管路组件相连，用于拾取所述通道内的噪音；以及，
10.储气组件，设有与所述声源内部相通的储气腔，所述储气组件包括用于与所述流体接触的柔性件。
11.进一步地，所述储气组件呈环形，且环绕在所述管路组件的环部。
12.进一步地，所述管路组件包括第一管体，所述储气组件环绕在所述第一管体的外部，所述第一管体上开设有第一穿孔区，所述第一穿孔区设置在所述第一管体的一端。
13.进一步地，所述储气组件包括硬质的壳体，所述柔性件和所述壳体均呈环形，所述壳体环绕在所述柔性件的外部，两者相连形成所述储气腔。
14.进一步地，所述管路组件包括分别位于所述第一管体的两端的第二管体和第三管体，所述壳体与所述第二管体和第三管体一体成型；所述第三管体设有连通所述通道和外界的安装管部，所述声源与所述安装管部相连，并封住所述安装管部，所述第三管体与所述安装管部对应的位置开设有第二穿孔区。
15.进一步地，所述管路组件的外壁上设有用于安装所述水听器的安装座，所述水听器至少部分与所述通道内的流体接触；
16.所述管路消声器包括至少两个水听器，至少两个所述水听器分别位于所述第二管体的上游和所述第三管体的下游。
17.进一步地，所述第一穿孔区和第二穿孔区均包括多个通孔，所述通孔的直径为3-6mm；所述第一穿孔区的长度为所述第一管体的总长度的25％-40％，所述第一穿孔区的穿孔率在30％-50％之间，所述第二穿孔区的穿孔率在25％以上。
18.进一步地，所述第一穿孔区的长度为所述第一管体总长度的三分之一。
19.进一步地，所述管路组件还包括连接于所述声源和所述储气组件之间的导气管，所述导气管连通所述声源的内腔和所述储气腔。
20.进一步地，所述管路消声器还包括控制模块，所述控制模块与所述水听器和所述声源电连接，用于根据所述水听器的噪音信号控制所述声源发射声波，所述声波用于抵消所述噪音的振动。
21.进一步地，所述声源包括：
22.外壳，包括与所述储气腔连通的内腔，所述外壳设有第一开口端；
23.振动件，设于所述第一开口端，且使所述内腔形成密闭腔；以及，
24.作动器，与所述振动件相连，用于驱动所述振动件沿振动方向振动，所述作动器设于所述内腔的内部并与所述外壳沿着所述振动方向滑动连接。
25.进一步地，所述声源还包括：
26.弹性件，设于所述内腔的内部并对所述作动器施加沿着所述振动方向的弹力；以及，
27.滑轨组件，连接于所述外壳和所述作动器之间，包括沿着所述振动方向滑动配接的导轨和滑块，所述导轨和滑块其中之一与所述外壳内壁连接，另一与所述作动器外壁连接。
28.进一步地，所述弹性件为弹簧，所述弹簧弹性抵接在所述作动器和所述外壳之间。
29.进一步地，所述振动件包括辐射板和位于所述辐射板外侧的弹性支撑环，所述辐射板与所述环形壳体之间形成环形间隔，所述弹性支撑环分别与所述环形壳体和所述辐射板固定连接，并封住所述环形间隔，所述作动器与所述辐射板固定连接。
30.进一步地，所述弹性支撑环采用高分子材料制成，所述辐射板采用硬质金属或合金或尼龙材料制成。
31.进一步地，所述弹性支撑环包括外环、内环和至少一圈连接在所述外环和所述内环之间的凸出部，所述外环与所述环形壳体固定连接，所述内环与所述辐射板固定连接。
32.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：根据本发明一种实施例的管路消声器，其包括管路组件、声源、水听器和储气组件，储气组件设于与声源内部相通的储气腔和用于与流体接触的柔性件，在通道内流体压力变化时，柔性件将在压力的作用下发生形变，从而使得储气腔对声源进行充气或者放气，实现声源内部压力和外部流体压力之间的压力平衡，从而降低了通道内的流体压力对声源振动造成的不利影响。
附图说明
33.图1是本发明中一种实施例的管路消声器的结构示意图；
34.图2是图1所示的管路消声器的剖视图；
35.图3是图2中b处的局部放大图；
36.图4是图1所示的管路消声器的爆炸图；
37.图5是图1中声源的剖视图；
38.图6是图1中声源的爆炸图；
39.图7是图6中弹性支撑件的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本技术的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
41.本技术中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
43.如图1至图4所示，本技术提供了一种管路消声器，包括管路组件1、声源2、水听器3和储气组件4。
44.管路组件1包括用于输送流体的通道101和第一管体102、第二管体103和第三管体104，第二管体103靠近管路组件1的上游端，第三管体104靠近管路组件1的下游端。其中，第三管体104设有连通通道101和外界的安装管部105，管路组件1内输送流体时，流动的流体在通道101内部会噪音，该噪音为水沿着通道101内部流动的流体噪音，通常为低频线谱噪声。第二管体103和第三管体104的自由端设有法兰部106，以便于其串联至需要降噪的管路系统中。流体例如可以是水、油或者其他种类的液体，也可以是气体。
45.声源2与安装管部105相连，通过声源2封住安装管部105，该声源2用于向通道101内发射声波。
46.水听器3与管路组件1相连，用于拾取通道101内的噪音，声源2发出的声波用于抵消该噪音，以起到降噪的作用。
47.储气组件4设有与声源2内部相通的储气腔401，储气组件4包括用于与流体接触的柔性件402。
48.当通道101内流体压力提高时，通道101内的流体会挤压储气组件4的柔性件402，从而压缩储气腔401，使储气腔401内的部分气体流入声源2的内部，提高其气压直至与通道101内流体压力接近或相同；反之，在流体压力降低时，柔性件402膨胀，储气腔401相对声源2形成负压，从声源2内部抽出气体，使声源2内部气压与流体压力的接近或相同。因此在通道101内流体压力变化时，柔性件402将在压力的作用下发生形变，从而使得储气腔401对声源2进行充气或者放气，实现声源2内部压力和外部流体压力之间的压力平衡，从而降低了通道101内的流体压力对声源2的振动造成的不利影响。同时，储气组件及储气腔构成了一
个扩张管式被动消声器，同时具备阻性和抗性消声功能，可以对中高频流体噪声进行有效地抑制，和主动消声部分组合构成主被动复合消声器。
49.作为一种优选的实施方式，储气腔401的体积被设置成大于声源2内部空间的体积，以使得储气腔401能够高效的平衡声源2内的气压。
50.作为一种优选的实施方式，如图2和图4所示，储气组件4呈环形，且环绕在管路组件1的环部，具体的，其环绕在第一管体102的外部。第一管体102上开设有第一穿孔区1021，第三管体104与安装管部105对应的位置开设有第二穿孔区1041。
51.第一穿孔区1021和第二穿孔区1041均包括多个通孔。第一穿孔区1021用于导通通道101和储气腔401，使柔性件402能够与流体直接接触；第二穿孔区1041可以使声源2发出的声波进入通道101的流体内，同时还可以阻挡流体中的杂物进入声源2，以免影响声源2的使用性能。
52.作为一种优选的实施方式，通孔的直径为3-6mm，第二穿孔区的穿孔率在25％以上，以避免高流速下产生严重的二次噪声。穿孔率25％指的是通孔的总面积与第二穿孔区1041开设通孔的表面的面积的比值。
53.作为一种优选的实施方式，第一穿孔区1021设置在第一管体102远离声源2的一端，第一穿孔区1021的长度为第一管体102的总长度的25％-40％，优选为，第一穿孔区1021的长度约为第一管体102总长度的三分之一，且第一穿孔区1021的穿孔率在30％-50％之间，穿孔率30％-50％指的是通孔的总面积与第一穿孔区1021开设通孔的表面的面积的比值。若第一穿孔区1021的长度过短，则会导致透水速率过小，当管内压力快速增加时管内液体流入储气腔的速度过慢，压力自平衡过程响应不及时，跟不上管内压力的变化。若第一穿孔区1021的长度过长，则当声源2发声时因气体联通而导致柔性件402辐射的反相声波会高效地通过第一穿孔区1021进入管内液体，与声源2发出的声波抵消，形成声学短路，从而降低主动降噪的效果。第一穿孔区1021的长度约为第一管体102总长度的三分之一，是根据研究得出的兼顾上述两个因素的结果。
54.储气组件4包括硬质的壳体403，柔性件402和壳体403均呈环形，柔性件402设于壳体403内部并与壳体403连接，壳体403和柔性件402配合形成密闭的储气腔401。本实施例中，壳体403与第二管体102和第三管体103一体成型，在其他实施例中，也可以是分体设置的。
55.如图3所示，壳体403的两侧内壁上开设有环形的卡槽404，而柔性件402的两端设有与卡槽404配合使用的环形的卡条405，连接时将两端的卡条405分别插入卡槽404内并进行硫化即可实现柔性件402与壳体403的连接，密封性好，有效防止漏气。本实施例中，柔性件402采用高分子材料制成，比如橡胶等材料，具有一定的弹性，容易在流体的压力下发生形变。
56.作为一种优选的实施方式，柔性件402环绕在第一管体101外部，且与第一管体101外表面贴合，第一管体101对柔性件402起到支撑作用，防止柔性件402过度变形而破裂或者与壳体403脱离。
57.作为一种优选的实施方式，如图1和图2所示，管路组件1的外壁上设有用于安装水听器3的安装座107，水听器3至少部分与通道101内的流体接触，以更准确的拾取流体的噪音。本实施例中，管路消声器包括至少两个水听器3，至少两个水听器3分别位于第二管体
102的上游和第三管体104的下游。通过两个水听器3直接检测并拾取管路组件1上下游的噪音。
58.管路组件1还包括导气管108，导气管108连接于声源2和储气组件4之间，导气管108连通声源2的内腔和储气腔401，通过导气管108实现储气腔401和声源2的流体连通，以使声源2内部的气压与通道101内流体压力将在一定压力范围内自动平衡，提高声源2工作的可靠性。
59.管路消声器还包括控制模块(图未视)，控制模块与声源2和水听器3电连接，通过控制模块采集、分析水听器3拾取的通道101内的噪声信号，生成驱动信号控制声源2发射声波。水听器3可以实时测量通道101内噪声的频率、相位和幅度等参数，控制电模块则根据该噪声信号生成驱动信号，使声源2发射与噪声信号反向的声波来抵消噪声的能量。这样，声源2能够主动适应管体1内噪声频率的变化，有针对性的进行降噪，实现良好的消声功能。
60.在一些实施例中，如图5和图6所示，声源2包括外壳201、振动件和作动器202。
61.外壳201包括储气腔401连通的内腔2011，外壳201设有第一开口端2012。
62.振动件设于第一开口端2012，其封住第一开口端2012，使内腔2011形成密闭腔。
63.作动器202设于内腔2011的内部并与振动件连接，振动件由作动器202驱动振动，即振动件跟随作动器202纵向振动，以在水下振动发射声波。纵向为沿着图2中轴线a的方向，振动件的振动方向通常与作动器202的轴线方向一致。作动器202设于内腔2011内部并与外壳201沿着振动方向(即轴线a的方向)滑动连接。
64.在另一些实施例中，如图5和图6所示，声源2还包括弹性件和滑轨组件205。
65.弹性件设于内腔2011的内部并对作动器202施加沿着振动方向的弹力，本实施例中，弹性件与作动器202连接。由滑轨组件205带动作动器202位移，方便作动器202相对于外壳201纵向振动。
66.通过调节弹性件的弹性系数可以调节振动系统(外壳201、弹性件、作动器202和振动件组成振动系统)的共振频率。对于噪声的共振频率不同的管路系统，可以将声源2的共振频率调节成与该管路系统的噪声的共振频率相对应，这样，声源2在共振频率处发出幅度和能量更大的声波，能够对管路系统共振频率处的噪声起到更好的抑制作用。
67.如图5和图6所示，该弹性件为弹簧203，弹性件的数量可以是一个或多个。图2示出的实施例中，多个弹簧203分别弹性抵接在作动器202和外壳201的基板2014之间。本实施例中，作动器202的顶部设置有四个弹簧定位柱204，呈中心对称设置，壳体201内的顶部也设置有四个弹簧定位柱204，且其与作动器202上的弹簧定位柱204位置相对应，弹簧203的两端分别套装在两个弹簧定位柱204之间，方便定位，使其弹性抵接在外壳201与作动器202之间，由弹簧203提供弹性支撑，可以降低振动件和作动器202组成的运动体的共振频率。
68.滑轨组件205包括沿着振动方向a滑动配接的导轨2051和滑块2052，导轨2051和滑块2052其中之一与外壳101内壁连接，另一与作动器202外壁连接。本实施例中，如图5所示，滑轨组件205包括与外壳201内壁连接的导轨2051和与作动器202外壁连接的滑块2052，滑块2052与导轨2051相配合使用，滑块2052可沿着导轨2051纵向运动，从而带动作动器202位移，由滑轨组件205提供位移量。作动器202通过滑轨组件205位移，方便作动器202驱动振动件。优选的，滑轨组件205的数量为双数，且对称设置在作动器202两侧，作动器202两侧的受力更为均衡，本实施例中，滑轨组件205的数量为四组，分别设置在四个方位，使其结构牢
固，稳定性好。
69.作为一种优选的实施方式，外壳201包括环形壳体2013、基板2014和法兰边2015，基板104与环形壳体2013相连，法兰边2015与环形壳体2013相连，振动件与基板2014相对设置，法兰边2015呈环形，其安装在第一开口端2012的外侧，声源2通过法兰边2015与安装管部105相连，安装管部105优选沿着第三管体104的径向延伸。本实施例中，环形壳体2013与基板2014和法兰边2015一体成型，内腔2011形成于环形壳体2013和基板2014之间。振动件安装于第一开口端2012以使内腔2011形成密闭腔，当振动件跟随作动器202在水里纵向振动时，会在水里振动发出声波。
70.外壳201采用硬质金属或合金材料制成，例如可以选用不锈钢或铝合金材料，具有一定的耐压作用，即使在深度较高的水下也不易变形、不易压缩。作动器202、滑轨组件205和弹簧203均位于外壳201的内腔2011，具有体积小和功耗小等特点。作动器202优选为惯性作动器，进一步优选为电磁式的惯性作动器，作动器202会驱动振动件沿着轴线a作纵向运动。
71.如图5和6所示，振动件包括辐射板206和位于辐射板206外侧的弹性支撑环207，辐射板206与环形壳体2013之间形成环形间隔208，弹性支撑环207分别与环形壳体2013和辐射板206固定连接，并封住环形间隔208，作动器202与辐射板206固定连接。通过弹性支撑环207能够使得声源2高效地对外辐射甚低频的声波。
72.辐射板206为采用金属或合金或尼龙材料所制成的硬质板，辐射板206的轮廓尺寸小于第一开口端2012的轮廓尺寸，弹性支撑环207分别与环形壳体2013和辐射板206固定连接，并封住环形间隔208，作动器202与辐射板206通过螺丝等连接件实现刚性固定连接，连接牢固，不易脱落。
73.弹性支撑环207采用高分子材料所制成，优选为橡胶材料，提供弹性支撑，刚度小、弹性大、位移大。如图7所示，该弹性支撑环207包括外环2071、内环2072和至少一圈连接在外环2071和内环2072之间的凸出部2073，优选其沿着辐射板206的法线方向凸出，凸出部2073呈环状，弹性支撑环207不限于仅包括一圈凸出部2073，其还可以包括多圈的凸出部2073。外环2071与环形壳体2013通过硫化的方式固定连接，内环2072与辐射板206通过硫化的方式固定连接，连接牢固，不易脱落。
74.当作动器202上下振动的时候辐射板206跟随振动，再由弹簧203和滑轨组件205的配合使用以及弹性支撑环207的凸出部2073提供弹性支撑和位移量，由于刚度小、弹性大、位移大，使得辐射板206和作动器202组成的运动体的共振频率的调节范围更宽，有利于高效地对外辐射甚低频的声波。
75.在管路消声器工作前，可以向储气腔401和声源2的内腔2011预先充入一定的气压，工作时，通道101内的流体压力(例如水压)会作用至振动件上，声源2的振动件受到的通道101内的水压和内腔2011预存空气的气压相平衡。振动件两侧压力差更小，在理想状态下，振动件处于平衡状态，能够自由地振动从而辐射声波。当通道101内流体压力变化时，储气腔401和内腔2011内的流体能够适应性的移动进行压力平衡，从而有利于降低流体压力对声源2工作的不利影响，提高声源2工作的可靠性。
76.上述仅为本发明的具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种管路消声器，其特征在于，包括管路组件，包括用于输送流体的通道；声源，用于向所述通道内发射声波；水听器，与所述管路组件相连，用于拾取所述通道内的噪音；以及，储气组件，设有与所述声源内部相通的储气腔，所述储气组件包括用于与所述流体接触的柔性件。2.如权利要求1所述的管路消声器，其特征在于，所述储气组件呈环形，且环绕在所述管路组件的环部。3.如权利要求2所述的管路消声器，其特征在于，所述管路组件包括第一管体，所述储气组件环绕在所述第一管体的外部，所述第一管体上开设有第一穿孔区，所述第一穿孔区设置在所述第一管体的一端。4.如权利要求3所述的管路消声器，其特征在于，所述储气组件包括硬质的壳体，所述柔性件和所述壳体均呈环形，所述壳体环绕在所述柔性件的外部，两者相连形成所述储气腔。5.如权利要求4所述的管路消声器，其特征在于，所述管路组件包括分别位于所述第一管体的两端的第二管体和第三管体，所述壳体与所述第二管体和第三管体一体成型；所述第三管体设有连通所述通道和外界的安装管部，所述声源与所述安装管部相连，并封住所述安装管部，所述第三管体与所述安装管部对应的位置开设有第二穿孔区。6.如权利要求5所述的管路消声器，其特征在于，所述管路组件的外壁上设有用于安装所述水听器的安装座，所述水听器至少部分与所述通道内的流体接触；所述管路消声器包括至少两个水听器，至少两个所述水听器分别位于所述第二管体的上游和所述第三管体的下游。7.如权利要求5所述的管路消声器，其特征在于，所述第一穿孔区和第二穿孔区均包括多个通孔，所述通孔的直径为3-6mm；所述第一穿孔区的长度为所述第一管体的总长度的25％-40％，所述第一穿孔区1021的穿孔率在30％-50％之间，所述第二穿孔区的穿孔率在25％以上。8.如权利要求7所述的管路消声器，其特征在于，所述第一穿孔区的长度为所述第一管体总长度的三分之一。9.如权利要求1所述的管路消声器，其特征在于，所述管路组件还包括连接于所述声源和所述储气组件之间的导气管，所述导气管连通所述声源的内腔和所述储气腔。10.如权利要求1至9任一项所述的管路消声器，其特征在于，所述管路消声器还包括控制模块，所述控制模块与所述水听器和所述声源电连接，用于根据所述水听器的噪音信号控制所述声源发射声波，所述声波用于抵消所述噪音的振动。11.如权利要求1至9任一项所述的管路消声器，其特征在于，所述声源包括：外壳，包括与所述储气腔连通的内腔，所述外壳设有第一开口端；振动件，设于所述第一开口端，且使所述内腔形成密闭腔；以及，作动器，与所述振动件相连，用于驱动所述振动件沿振动方向振动，所述作动器设于所述内腔的内部并与所述外壳沿着所述振动方向滑动连接。12.如权利要求11所述的管路消声器，其特征在于，所述声源还包括：
弹性件，设于所述内腔的内部并对所述作动器施加沿着所述振动方向的弹力；以及，滑轨组件，连接于所述外壳和所述作动器之间，包括沿着所述振动方向滑动配接的导轨和滑块，所述导轨和滑块其中之一与所述外壳内壁连接，另一与所述作动器外壁连接。13.如权利要求12所述的管路消声器，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧弹性抵接在所述作动器和所述外壳之间。14.如权利要求11所述的管路消声器，其特征在于，所述振动件包括辐射板和位于所述辐射板外侧的弹性支撑环，所述辐射板与所述环形壳体之间形成环形间隔，所述弹性支撑环分别与所述环形壳体和所述辐射板固定连接，并封住所述环形间隔，所述作动器与所述辐射板固定连接。15.如权利要求14所述的管路消声器，其特征在于，所述弹性支撑环采用高分子材料制成，所述辐射板采用硬质金属或合金或尼龙材料制成。16.如权利要求15所述的管路消声器，其特征在于，所述弹性支撑环包括外环、内环和至少一圈连接在所述外环和所述内环之间的凸出部，所述外环与所述环形壳体固定连接，所述内环与所述辐射板固定连接。

技术总结
本发明公开了一种管路消声器，包括管路组件、声源、水听器以及储气组件。管路组件包括用于输送流体的通道；声源用于向通道内发射声波；水听器与管路组件相连，用于拾取通道内的噪音；储气组件设有与声源内部相通的储气腔，储气组件包括用于与流体接触的柔性件。本发明提供的管路消声器，储气组件设于与声源内部相通的储气腔和用于与流体接触的柔性件，在通道内流体压力变化时，柔性件将在压力的作用下发生形变，从而使得储气腔对声源进行充气或者放气，实现声源内部压力和外部流体压力之间的压力平衡，从而降低了通道内的流体压力对声源振动造成的不利影响，且声源能够有效抑制沿管路组件内部传播的低频线谱噪声，达到更好的消声效果。效果。效果。


技术研发人员：张维
受保护的技术使用者：中科振声（苏州）电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/13