一种降噪装置

技术领域

本发明涉及一种降噪装置。

背景技术

随着城市化推进的逐步提速，居民和工业对用电需求增长迅速，电力负荷持续攀升。因此作为输变电的主要设施的变电站，其新建或扩建的数量不断增加，越来越多的变电站布点深入到城市中心。但是随着社会的进步、环境法律法规不断完善和人们环境意识的高涨，变电站噪声扰民及投诉事件急剧增加。变电站噪声污染治理已成为电网环境保护的核心问题之一。

传统吸声结构或材料很难有效地吸收低频噪声，这是因为，当低频声波入射到传统吸声结构或吸声材料时，声波波动较为缓慢，使得粘性空气很难与吸声材料发生相互作用，能量耗散效率很低，因此吸声效果较差。此时，为了提高吸声系数，只能将声波传播路径延长，甚至到四分之一波长，导致结构较为庞大，难以进行工程应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够在低频范围内有效地吸收和减弱声波的降噪装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种降噪装置，其包括：沿第一方向延伸的长管和多个短管；所述长管内具有空气腔；所述长管的侧壁上开设有多个与所述空气腔相连通的第一音孔，多个所述第一音孔沿第一方向间隔排布；所述长管内具有一个或多个第一降噪室；多个所述短管与多个所述第一音孔一一对应设置；所述短管的第一端开口与所述第一音孔相连通，所述短管的第二端开口用于吸收低频噪声；所述短管内具有多个相连通的第二降噪室；多个所述第二降噪室沿第二方向间隔设置；

其中，所述第一方向与所述第二方向呈夹角设置。

可选的，所述长管的内壁上设置有锯齿状吸音层。

可选的，所述长管包括：内板、阻尼板以及外板；所述阻尼板设置所述内板的外侧；所述外板设置在所述阻尼板的外侧；所述锯齿状吸音层设置在所述阻尼板的内侧。

可选的，还包括：多个第一隔音板；相邻的两个第二降噪室之间配置有一个第一隔音板；所述第一隔音板上开设有第二音孔；所述第二音孔连通相邻的两个所述第二降噪室。

可选的，多个所述第一隔音板上的第二音孔沿第二方向间隔设置。

可选的，在所述第一方向上，多个所述短管以及多个第一降噪室依次间隔设置。

可选的，所述第一降噪室为共振腔。

可选的，还包括：活塞；所述长管的一端开设有镂空口；所述活塞滑设于所述镂空口内；所述活塞与所述长管的内壁之间设置密封圈。

可选的，所述长管垂直于第一方向的截面形状被配置为方形。

可选的，所述第一音孔和所述第二音孔内填充有吸音材料。

本发明实施例一种降噪装置与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例通过短管第二端开口吸收低频噪声，低频噪声在短管内通过声波的反射和折射后进入第一音孔，低频噪声在第一音孔处引被分散声音能量后进入至长管的空气腔中，进入空气腔的低频噪声通过嵌在长管内的第一降噪室实现能量消耗。本申请的设计和组合使得低频噪声在经过短管后进入至长管内，低频噪声在该过程中不断与短管和长管的内壁之间发生反射和折射，从而引起低频噪声能量的损失和散射，并且通过第一降噪室的设置使共振效应和声学耗散作用共同协同工作，使得结构能够在低频范围内有效地吸收和减弱声波，实现了优越的吸声效果。其次，本申请的长管在安装至变压器油箱后能够作为油箱的支撑杆，一方面起到对变压器油箱的支撑作用，有助于增强结构的整体强度，改变结构振动的固有特性，从而降低了结构振动的响应。

附图说明

图1是本发明实施例的剖视图；

图2是本发明实施例中短管的剖视图；

图3是本发明实施例中吸声系数与频率之间的关系示意图。

图中，1、长管；11、空气腔；12、第一音孔；13、第一降噪室；14、内板；15、阻尼板；16、外板；2、短管；21、第二降噪室；3、锯齿状吸音层；4、第一隔音板；41、第二音孔；5、活塞。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而改变。所以，不应将这些或其他方位用于理解为限制性用语。

应注意，术语“包括”并不排除其他要素或步骤，并且“一”或“一个”并不排除复数。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本申请的其他实施例。

另外还应当理解的是，本文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。

如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种降噪装置，其包括：沿第一方向延伸的长管1和多个短管2。所述长管1内具有空气腔11。所述长管1的侧壁上开设有多个与所述空气腔11相连通的第一音孔12，多个所述第一音孔12沿第一方向间隔排布。所述长管1内具有一个或多个第一降噪室13。多个所述短管2与多个所述第一音孔12一一对应设置。所述短管2的第一端开口与所述第一音孔12相连通，所述短管2的第二端开口用于吸收低频噪声。所述短管2内具有多个相连通的第二降噪室21；多个所述第二降噪室21沿第二方向间隔设置。

其中，所述第一方向与所述第二方向呈夹角设置。

基于上述结构，本申请通过短管2第二端开口吸收低频噪声，低频噪声在短管2内通过声波的反射和折射后进入第一音孔12，低频噪声在第一音孔12处引被分散声音能量后进入至长管1的空气腔11中，进入空气腔11的低频噪声通过嵌在长管1内的第一降噪室13实现能量消耗。本申请的设计和组合使得低频噪声在经过短管2后进入至长管1内，低频噪声在该过程中不断与短管2和长管1的内壁之间发生反射和折射，从而引起低频噪声能量的损失和散射，并且通过第一降噪室13的设置使共振效应和声学耗散作用共同协同工作，使得结构能够在低频范围内有效地吸收和减弱声波，实现了优越的吸声效果。其次，本申请的长管1在安装至变压器油箱后能够作为油箱的支撑杆，一方面起到对变压器油箱的支撑作用，有助于增强结构的整体强度，改变结构振动的固有特性，从而降低了结构振动的响应。

进一步地，所述长管1的内壁上设置有锯齿状吸音层3，锯齿状吸音层3的设置能够吸收进入空气腔11的低频噪声的部分能量，以进一步提高降噪效果。

一种可能的实施例中，所述长管1包括：内板14、阻尼板15以及外板16。所述阻尼板15设置所述内板14的外侧，所述外板16设置在所述阻尼板15的外侧，所述锯齿状吸音层3设置在所述阻尼板15的内侧，阻尼板15的设置能够抑制低频噪声穿透能力，提升长管1的隔声性能。

一种可能的实施例中，本申请还包括：多个第一隔音板4。相邻的两个第二降噪室21之间配置有一个第一隔音板4，所述第一隔音板4上开设有第二音孔41，所述第二音孔41连通相邻的两个所述第二降噪室21，第一隔音板4的设置能够使相邻两个第二降噪室21之间的连通口的截面积变小，同时增加第二降噪室21中能够对低频噪声形成反射的面积，以使低频噪声在从短管2的第二端开口进入至短管2后经过更多次数的折射反射后才能够进入至空气腔11中，以此提高本申请的降噪装置的降噪效果。

进一步地，多个所述第一隔音板4上的第二音孔41沿第二方向间隔设置，以使低频噪声无法沿直线穿过第二音孔41后进入至空气腔11中。

进一步地，在所述第一方向上，多个所述短管2以及多个第一降噪室13依次间隔设置，以使安装有本申请的降噪装置的变压器各个位置的降噪效果一致。

进一步地，所述第一降噪室13为共振腔，从而使第一音孔12和第一降噪室13采用阻抗复合性消声原理，也就是共振消声原理。

进一步地，本申请还包括：活塞5。所述长管1的一端开设有镂空口，所述活塞5滑设于所述镂空口内，所述活塞5与所述长管1的内壁之间设置密封圈，活塞5的设置可以调整长管1内空气腔11的体积，这就相当于改变了长管1的共振频率。当空气腔11的体积增大，共振频率较低，当空气腔11的体积减小，共振频率升高。通过这种方式来改变长管1的共振频率，以匹配特定频率范围内的声波，实现更好的吸声效果。其次，通过调节长管1内部体积的大小，使能够满足不同场景下的低频减振吸声需求。

进一步地，所述长管1垂直于第一方向的截面形状被配置为方形。

进一步地，所述第一音孔12和所述第二音孔41内填充有吸音材料，从而使第一音孔12和所述第二音孔41可以采用阻性消声原理。具体的，吸音材料可以为吸音棉或纤维。

在长管1的声场模式中，通过确定所需的吸声线谱频率，我们可以进行针对性的设计，以实现最佳的低频吸声性能。首先要考虑设计长管1的长度和截面。通过进行的声学计算和模拟，可以确定长管1的合适尺寸，以使其能够在所需频率范围内达到共振状态。同时，根据声学理论基础，精心选择长管1的截面形状，以最大限度地促进共振效应的发生。声场的共振频率公式为：

其中，c是声速，c＝343m/s,Lx,Ly,Lz分别是长管在三个维度上的尺寸，长管的截面积为Ly·Lz,而nx,ny,nz是共振模式的次数，假设nx＝ny＝nz＝1,将这些值代入公式中，解出Lz

短管2的吸声频率可用下式计算：

式中，c为空气中的声速，c＝343m/s，d为短管2的直径，t为短管2的深度，V为短管2的第二降噪室的体积，δ为短管2管口末端的修正量(因为短管2中空气柱两端附近的空气也参加振动，所以必须对短管2长度加以修正，t+δ为短管2的有效长度，对于直径为d的圆孔，短管2端口末端的修正量为

本发明结构中短管2开口与共振腔的颈部宽度一致，为3.0-3.8mm；共振腔与短管2截面积一致，为100mm2～2500mm2；长管1截面积为200mm2～5000mm2。对其进行仿真实验可知所设计的长管1+短管2构型的低频吸声结构在100Hz-500Hz的频率范围内表现出良好的吸声性能，吸声系数高达60％以上(如图3所示)，有效地降低了变压器主要工作频率所产生的噪声。

综上，本发明实施例提供一种降噪装置，其通过短管2第二端开口吸收低频噪声，低频噪声在短管2内通过声波的反射和折射后进入第一音孔12，低频噪声在第一音孔12处引被分散声音能量后进入至长管1的空气腔11中，进入空气腔11的低频噪声通过嵌在长管1内的第一降噪室13实现能量消耗。本申请的设计和组合使得低频噪声在经过短管2后进入至长管1内，低频噪声在该过程中不断与短管2和长管1的内壁之间发生反射和折射，从而引起低频噪声能量的损失和散射，并且通过第一降噪室13的设置使共振效应和声学耗散作用共同协同工作，使得结构能够在低频范围内有效地吸收和减弱声波，实现了优越的吸声效果。其次，本申请的长管1在安装至变压器油箱后能够作为油箱的支撑杆，一方面起到对变压器油箱的支撑作用，有助于增强结构的整体强度，改变结构振动的固有特性，从而降低了结构振动的响应。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。