火星熄灭宽频消声器
技术领域
本实用新型涉及一种发动机排气消声器，尤其涉及一种用于降低舰船柴油机排气管口辐射噪声并能进行火星熄灭的消声器。
背景技术
消声器主要有三大类：抗式消声器、阻式消声器和阻抗复合式消声器。抗式消声器主要是通过声波的反射、干涉来减少向下游传播声能，通常具有良好的低频衰减性能。阻性消声器是通过内装的吸声材料吸收声能以减低向下游的传播，阻式消声器能有效地降低中高频噪声，但其低频性能较差。阻抗复合式消声器是上述两种结构的综合，优化设计的阻抗复合式消声器具有低、中、高频的消声效果。
船舶用柴油机输出功效率大，排气温度高、流量大、排气噪声频率范围宽。对于大功率船用柴油机，除需要具有良好的宽频带消声性能，还必须保证排气畅通，压力损失小，因此要求安装其上的消声器应满足主要频率消声量大、气流阻力低、结构尺寸小、重量轻等技术指标。目前船用内燃机排气消声器主要是用于消除中低频噪声的扩张式消声器，往往存在消声频带窄，难以覆盖声波较高的噪声频带，或者容易在排气管路中形成较大的流动阻力和排气背压，内燃机功率损耗大。
柴油发动机的功率较高，柴油使用量大，柴油在燃烧室未充分燃烧时产生碳颗粒，这些碳粒积累在柴油发动机的排气管中，遇高温气体燃烧形成火星被带出，不仅污染周围环境，而且遇有可燃、易燃物时，还容易导致燃烧出现火警，甚至引发周围可燃气体爆炸，造成灾难性事故，因此如何实现高效消声并兼具火星熄灭功能的消声器，成为本领域技术人员急待解决的主要技术问题。
实用新型内容
针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能实现宽频带消声、且能快速熄灭火星的火星熄灭宽频消声器。
为了解决上述技术问题，本实用新型的火星熄灭宽频消声器，包括外筒体，在外筒体的两端分别固定连接有进气端盖和出气端盖，在进气端盖上贯穿地设置有进气管，在出气端盖上贯穿地设置有出气管，所述进气管的伸入端连接有旋流筒，该旋流筒包括有若干沿周向间隔布置的旋流叶片，在旋流筒的端部固定安装有旋流筒端板；所述外筒体上安装有集灰斗，该集灰斗的位置与旋流筒相对应；在外筒体的筒内设置有中层套筒，该中层套筒采用双层结构，中层套筒的内部填充有吸声材料，中层套筒的内筒板为带孔板；中层套筒通过隔板支承于外筒体的筒内；在中层套筒的筒内固定安装有内筒体，内筒体的芯部填充有吸声材料，该筒体的筒板为带孔板；在外筒体的筒内还设置有分隔筒，该分隔筒位于隔板的后侧，分隔筒与外筒体构成一外腔，在分隔筒的筒体上设有分隔筒穿孔。
进一步地，所述旋流叶片大体沿旋流筒筒体圆周切向布置，相邻两旋流叶片之间的间隔形成进气通道。
进一步地，所述内筒体的两端分别设置有进气导流锥和出气导流锥，内筒体通过支撑杆固定安装于中层套筒的筒内。
进一步地，所述内筒体的筒体筒板和中层套筒内筒板穿孔率为25%—30%，穿孔孔径为4mm—8mm。
进一步地，所述隔板位于中层套筒长向的中部位置。
进一步地，所述分隔筒的一筒端固定连接于隔板上，分隔筒的另一筒端固定连接于出气端盖上。
进一步地，所述分隔筒上的分隔筒穿孔孔径为6nmn—8mm,分隔筒穿孔率15%—30%。
进一步地，所述内筒体、中层套筒及分隔筒的中心线处于外筒体的中心线上，分隔筒间隔地套装于中层套筒的外侧。
进一步地，所述外筒体上设有集灰口，该集灰口从外筒体筒内通向集灰斗。
采用上述结构后，由于进气管和出气管分别贯通地设置于进气端盖和出气端盖上，形成了膨胀和突出收缩的进气流道和出气流道，声波在膨胀和收缩管道截面突变，造成该通道内声阻抗的突变，使声波传播方向发生改变，在管道内发生反射和干扰，从而有效地实现中、低频噪声的消声；本实用新型的消声器采用直通式结构，且在内筒体的两端分别固定设置有气体导流锥，具有气体流动顺畅，流动阻力低的优点。又由于进气管的伸入端连接有旋流筒，该旋流筒包括有若干沿周向间隔布置的旋流叶片，在旋流筒的端部固定安装有旋流筒端板，通过进气管导入的气流在旋流筒旋流叶片的作用下，夹杂在气流中的火星碳粒被迫沿着旋流筒的切向甩向外筒体的内壁，使得火星与筒壁碰撞接触而快速熄灭，并且熄灭的火星碳粒又沿筒壁滑向集火口，最终进入集灰斗，在气流的消声过程中，实现火星的熄灭和碳粒的降温收集，不仅避免了火星碳粒造成的消声器填塞，保证了消声性能稳定，而且也有效避免了带火星尾气所引起的燃爆隐患的发生。还由于中层套筒采用双层结构，中层套筒的内部填充有吸声材料，中层套筒的内筒板为带孔板；内筒体的芯部填充有吸声材料，该筒体的筒板为带孔板，带孔板和吸声材料层构成了阻性消声器，它利用摩擦、粘滞和阻尼作用将声能转化热能而耗散，具有良好的中、高频消声性能。中层套筒通过隔板支承于外筒体的筒内，消声器外筒体内壁、隔板和中层套筒外筒壁围成环状的侧支共振腔，该结构使部分声能反射回去，部分声能传入共振腔而消耗能量，尤其当优化的结构尺寸使得共振频率与声波频率接近或相等时，将产生共振，侧支共振腔吸收和消耗大量声能。在外筒体的筒内还设置有分隔筒，该分隔筒位于隔板的后侧，分隔筒与外筒体构成一外腔，在分隔筒的筒体上设有分隔筒穿孔；分隔管与消声器外筒体之间的外腔又构成了一侧支共振腔，进一步使得部分声能传入共振腔而消耗能量。本实用新型采用阻抗复合消声方法，利用膨胀、共振、环道吸声的合理匹配，实现宽频内（31.5-8000Hz）的高效消声；采用锥体导流和直通式气道实现低流阻设计；采用旋流筒和旋流叶片，实现火星熄灭功能，成为火星熄灭消声器。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型火星熄灭宽频消声器作进一步说明。
图1是本实用新型火星熄灭宽频消声器一种具体实施方式的主剖视结构示意图；
图2是图1所示结构的左视图；
图3是图1所示结构中A—A剖面结构示意图；
图中，1—进气管，2—进气端盖，3—外筒体，4—旋流筒，5—旋流筒端板，6—中层套筒，7—内筒体，8—隔板，9—分隔筒，10—分隔筒穿孔，11—支撑杆，12—出气端盖，13—出气管，14—集灰斗，15—集灰口，16—安装支架，17—旋流叶片，18—进气导流锥，19—出气导流锥。
具体实施方式
如图1、图2所示的火星熄灭宽频消声器，该消声器的外筒体3呈一圆管状结构，在外筒体3的两端分别固定有进气端盖2和出气端盖12，进气端盖2和出气端盖12均为呈椭圆冠封头结构，外筒体3、进气端盖2和出气端盖12构成了消声器壳腔。在进气端盖2上贯穿地安装有进气管1，在出气端盖12上同样贯穿地安装有出气管13，进气管1和出气管13均为圆形筒管，且进气管1和出气管13处于同一直线上，该直线为外筒体3的筒中心线。
在进气管1伸入外筒体筒内的伸入端连接有旋流筒4，在旋流筒4朝向外筒体筒内的端口固定地设置有旋流筒端板5。如图3所示，旋流筒4包括若干沿旋流筒体周向均匀有间隔地布置的旋流叶片17；制作时先将旋流筒体的筒壁均匀地分割成若干片筒壁叶，然后将片状的筒壁叶扭转一定角度而形成旋流叶片17，这样就使得每片旋流叶片17均大体上沿旋流筒筒体圆周切向布置，相邻的两片旋流叶片17之间的间隔就形成进气通道。从进气管1进入的气流由于受到旋流筒端板5的阻挡而被迫从旋流叶片17之间的进气通道进入到外筒体3的筒腔内，又由于旋流叶片17是沿筒体切向布置的，因而形成了旋转气流，夹杂于旋转气流中的火星、碳粒被甩向外筒体的内筒壁。
如图1所示，在与旋流筒4位置相对应的外筒体3上设置有集灰口15，在集灰口15的外侧安装有集灰斗14；被甩出的碳粒沿外筒体3的内筒壁从集灰口15滑至集灰斗14中。
在外筒体3的筒内设置有中层套筒6，该中层套筒6采用双层结构，中层套筒6的内部填充有吸声材料，中层套筒6的内筒板为带孔板，中层套筒6的内筒板穿孔率为28%，穿孔孔径为5mm；中层套筒6通过隔板8支承于外筒体3的筒内，隔板8位于中层套筒6长向的中部位置。在中层套筒6的筒内固定安装有内筒体7，内筒体7的芯部填充有吸声材料，该筒体的筒板为带孔板，该带孔板穿孔率为28%，穿孔孔径为5mm；内筒体7的两端分别设置有进气导流锥18和出气导流锥19，内筒体7通过支撑杆11固定安装于中层套筒6的筒内。在外筒体3的筒内还设置有分隔筒9，并且该分隔筒9位于隔板的后侧，分隔筒9与外筒体3构成一外腔，在分隔筒9的筒体上设有分隔筒穿孔10，分隔筒9上的分隔筒穿孔10孔径为7nmn,分隔筒穿孔率20%，分隔筒9的一筒端固定连接于隔板8上，分隔筒9的另一筒端固定连接于出气端盖12上。内筒体7、中层套筒6及分隔筒9的中心线处于外筒体3的中心线上，分隔筒9间隔地套装于中层套筒6的外侧。
上述举出了本实用新型的一些优选实施方式，但本实用新型并不限于此，还可以有许多的改进和变换。如吸声材料既可以是岩棉或玻璃纤维，也可以是其他常用的吸声材料；穿孔率优选在25%—30%，穿孔孔径优选在4mm—6mm之间；分隔筒上的分隔筒穿孔孔径为6nmn—8mm,分隔筒穿孔率15%—30%。这些变换和改进均落入本实用新型的保护范围内。
