吸隔声装置及动力设备

技术领域

本申请属于减振降噪技术领域，具体涉及一种吸隔声装置及动力设备。

背景技术

随着工业化的发展，以柴油机为代表的机械设备在运行过程中会产生大量的噪声，不可避免对工作人员和自然环境产生危害。为阻断或衰减噪声，常用的方法是在噪声传播的途径中安装吸隔声结构。传统的吸隔声结构通常由隔声板、多孔吸声层、阻尼层、穿孔板等结构组成，其隔声性能难以满足对不同频段范围隔声降噪的需求。

发明内容

发明目的：本申请实施例提供一种吸隔声装置及动力设备，旨在解决吸隔声装置不能实现对不同频段范围隔声降噪的技术问题。

技术方案：本申请实施例的一种吸隔声装置，包括：

壳体，具有容纳腔和连通容纳腔的多个通孔；

迷宫组件，与壳体连接，且设置于容纳腔，迷宫组件包括相连接的基板和隔板组件，基板具有与多个通孔连通的开口，隔板组件间隔形成迷宫通道，迷宫通道与开口连通，迷宫通道用于将通过通孔和开口进入迷宫通道内的声能通过共振损耗；

多孔材料层，设置于容纳腔内，且位于迷宫组件远离通孔的一侧，多孔材料层盖封迷宫通道。

在一些实施例中，隔板组件包括隔板壳体和多个隔板本体，隔板壳体与基板围合形成至少一个容纳空间，多个隔板本体设置于容纳空间内，隔板本体的一端与隔板壳体连接，隔板的另一端与隔板壳体间隔设置，一个容纳空间内的隔板本体以及围合形成容纳空间的隔板壳体形成迷宫通道。

在一些实施例中，多个隔板本体沿第一方向间隔设置且沿第二方向延伸设置，第一方向与第二方向相交；

沿第二方向，隔板壳体包括相对设置的第一表面和第二表面，多个隔板本体包括多个第一隔板和多个第二隔板，多个第一隔板与第一表面连接且与第二表面间隔设置，多个第二隔板与第二表面连接且与第一表面间隔设置，多个第一隔板和多个第二隔板在第一方向上交错排布。

在一些实施例中，开口在第一方向上的最大尺寸为a，相邻的第一隔板和第二隔板在第一方向上的最小尺寸为b，满足：a≤b，第三方向分别与第一方向和第二方向相交。

在一些实施例中，开口在第二方向上的最大尺寸为c，隔板本体在第三方向上的最大尺寸为d，满足：c≤d。

在一些实施例中，容纳空间为多个，至少一个容纳空间内的隔板本体在第三方向上的尺寸大于其余至少一个容纳空间内的隔板本体在第三方向上的尺寸，第三方向分别与第一方向和第二方向相交。

在一些实施例中，壳体包括壳体本体和盖板，壳体本体和盖板围合形成容纳腔，与盖板相对的壳体本体具有多个通孔，盖板与多孔材料层连接。

在一些实施例中，壳体本体包括穿孔板，穿孔板与盖板相对设置，穿孔板设置有多个通孔；

穿孔板的穿孔率为10％-30％；

穿孔板在穿孔板的厚度方向上的尺寸为e，满足：1mm≤e≤2mm；

通孔的孔径为1mm-3mm。

在一些实施例中，盖板在盖板的厚度方向上的尺寸为f，满足：1mm≤f≤3mm。

在一些实施例中，盖板的材质为铝板、钢板或碳纤维板中的至少一者。

在一些实施例中，多孔材料层在厚度方向上的最大尺寸为g，满足：10≤g/e≤20。

在一些实施例中，多孔材料层的材质为植物纤维棉、超细玻璃棉和岩棉中的至少一者。

在一些实施例中，吸隔声装置在多孔材料层的厚度方向上的最大尺寸为h，满足：h≤55mm；吸隔声装置的面密度为ρ，满足：ρ≤20kg/m

在一些实施例中，迷宫组件吸声的共振频率计算公式为

其中，c为声速，m为正整数，L为迷宫通道的总长度。

相应的，本申请实施例的一种动力设备，包括上述的吸隔声装置。

有益效果：本申请实施例的吸隔声装置包括壳体、迷宫组件和多孔材料层。壳体，具有容纳腔和连通容纳腔的多个通孔。迷宫组件，与壳体连接，且设置于容纳腔，迷宫组件包括相连接的基板和隔板组件，基板具有与多个通孔连通的开口，隔板组件间隔形成迷宫通道，迷宫通道与开口连通，迷宫通道用于将通过通孔和开口进入迷宫通道内的声能通过共振损耗。多孔材料层，设置于容纳腔内，且位于迷宫组件远离通孔的一侧，多孔材料层盖封迷宫通道。本申请的吸隔声装置通过设置迷宫组件，可以利用共振作用和热粘损耗效应，大幅耗散吸收的声能，通过调节迷宫组件的结构可以实现对不同频率噪声的吸收。具有多个通孔的壳体与迷宫组件形成亥姆霍兹共振腔，可以进一步增强对声能的耗散。

本申请提供一种动力设备，包括上述的吸隔声装置。因此该动力设备可以具有上述吸隔声装置的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的一种吸隔声装置的剖视图；

图2是本申请实施例的一种迷宫组件的结构示意图；

图3是本申请另一实施例的一种迷宫组件的结构示意图；

图4是本申请实施例的一种迷宫组件的立体图；

图5是本申请另一实施例的一种迷宫组件的立体图；

图6是本申请又一实施例的一种迷宫组件的立体图；

图7是本申请一实施例的一种吸隔声装置的吸声系数曲线图。

附图标记：1、壳体；2、迷宫组件；3、多孔材料层；10、容纳腔；11、壳体本体；12、盖板；20、基板；21、隔板组件；22、迷宫通道；110、穿孔板；200、开口；210、隔板壳体；211、隔板本体；212、容纳空间；2100、第一表面；2101、第二表面；2110、第一隔板；2111、第二隔板；X、第一方向；Y、第二方向212；Z、第三方向。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，至少一个指可以为一个、两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“垂直”是指完全垂直成90°或者几乎完全垂直，例如，在夹角为80°～100°的范围内都算作垂直，类似的，“平行”是指完全平行或几乎完全平行，例如，在完全平行的10°范围内都算作平行。

随着工业化的发展，以柴油机为代表的机械设备在运行过程中会产生大量的噪声，不可避免对工作人员和自然环境产生危害。为阻断或衰减噪声，常用的方法是在噪声传播的途径中安装吸隔声结构。传统的吸隔声结构通常由隔声板、多孔吸声层、阻尼层、穿孔板等结构组成，其隔声性能难以满足对不同频段范围隔声降噪的需求。

有鉴于此，本申请实施例提供一种吸隔声装置，包括壳体、迷宫组件和多孔材料层。壳体，具有容纳腔和连通容纳腔的多个通孔。迷宫组件，与壳体连接，且设置于容纳腔，迷宫组件包括相连接的基板和隔板组件，基板具有与多个通孔连通的开口，隔板组件间隔形成迷宫通道，迷宫通道与开口连通，迷宫通道用于将通过通孔和开口进入迷宫通道内的声能通过共振损耗。多孔材料层，设置于容纳腔内，且位于迷宫组件远离通孔的一侧，多孔材料层盖封迷宫通道。多孔材料层的结构具有大量孔隙，从而能够有效地吸收声能。本申请的吸隔声装置通过设置迷宫组件，可以利用共振作用和热粘损耗效应，将声能转化成热能，以大幅耗散吸收的声能，通过调节迷宫组件的结构可以实现对不同频率噪声的吸收。具有多个通孔的壳体与迷宫组件形成亥姆霍兹共振腔，当声能通过通孔和开口进入迷宫通道时，会与共振腔内的空气发生共振作用，从而增强吸收和耗散声能的效果。

下面结合附图，对本申请的吸隔声装置及动力设备进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1是本申请实施例的一种吸隔声装置的剖视图；图2是本申请实施例的一种迷宫组件2的结构示意图；图3是本申请另一实施例的一种迷宫组件2的结构示意图；图4是本申请实施例的一种迷宫组件2的立体图；图5是本申请另一实施例的一种迷宫组件2的立体图；图6是本申请又一实施例的一种迷宫组件2的立体图；图7是本申请一实施例的一种吸隔声装置的吸声系数曲线图。

参考图1至图6，本申请实施例提供一种吸隔声装置，包括壳体1、迷宫组件2和多孔材料层3。壳体1，具有容纳腔10和连通容纳腔10的多个通孔。迷宫组件2，与壳体1连接，且设置于容纳腔10，迷宫组件2包括相连接的基板20和隔板组件21，基板20具有与多个通孔连通的开口200，隔板组件21间隔形成迷宫通道22，迷宫通道22与开口200连通，迷宫通道22用于将通过通孔和开口200进入迷宫通道22内的声能通过共振损耗。多孔材料层3，设置于容纳腔10内，且位于迷宫组件2远离通孔的一侧，多孔材料层3盖封迷宫通道22。多孔材料层3的结构具有大量孔隙，从而能够有效地吸收声能。本申请的吸隔声装置通常应用于动力装置，以柴油机为例，在运行过程中产生大量噪声，在噪声传播途径中设置本申请的吸隔声装置。通过设置迷宫组件2，可以利用共振作用和热粘损耗效应，将声能转化成热能，以大幅耗散吸收的声能，通过调节迷宫组件2的结构可以实现对不同频率噪声的吸收，增强了对低频范围噪声的吸收效果。具有多个通孔的壳体1与迷宫组件2形成亥姆霍兹共振腔，当声能通过通孔和开口200进入迷宫通道22时，会与共振腔内的空气发生共振作用，从而增强吸收和耗散声能的效果。

在图2、图4至图6所示的实施例中，隔板组件21包括隔板壳体2101和多个隔板本体211，隔板壳体2101与基板20围合形成至少一个容纳空间212，多个隔板本体211设置于容纳空间212内，隔板本体211的一端与隔板壳体2101连接，隔板的另一端与隔板壳体2101间隔设置，一个容纳空间212内的隔板本体211以及围合形成容纳空间212的隔板壳体2101形成迷宫通道22。通过隔板壳体2101围合形成多个并联的容纳空间212，多个容纳空间212的迷宫通道22不连通。通过改变不同容纳空间212内的隔板本体211的设置以实现对不同频率噪声的吸收。基板20设置与容纳空间212的数量对应的开口200，参考图2和图3。在图2和图3所示的实施例中，声能通过壳体1上的通孔进入多个开口200，并通过多个开口200分别进入多个容纳空间212内的迷宫通道22内以在共振作用和热粘损耗效应，将声能转化成热能，以大幅耗散吸收的声能，实现对不同频率噪声的吸收，增强了对低频范围噪声的吸收效果。

在一些实施例中，多个隔板本体211沿第一方向X间隔设置且沿第二方向Y延伸设置，第一方向X与第二方向Y相交。在本申请的实施例中，第一方向X与第二方向Y相互垂直，多个隔板本体211平行且间隔设置。在图2所示的实施例中，沿第二方向Y，隔板壳体2101包括相对设置的第一表面2100和第二表面2101，多个隔板本体211包括多个第一隔板2110和多个第二隔板2111，多个第一隔板2110与第一表面2100连接且与第二表面2101间隔设置，多个第二隔板2111与第二表面2101连接且与第一表面2100间隔设置，多个第一隔板2110和多个第二隔板2111在第一方向X上交错排布。通过交错排布的第一隔板2110和第二隔板2111可以形成迷宫通道22的弯折结构，如此设置，结构简单，通过调节隔板本体211的数量、尺寸参数以及设置于容纳空间212的位置，可以实现对不同频率噪声的吸收，增强了对低频范围噪声的吸收效果。

在一些实施例中，开口200在第一方向X上的最大尺寸为a，相邻的第一隔板2110和第二隔板2111在第一方向X上的最小尺寸为b，满足：a≤b，第三方向Z分别与第一方向X和第二方向Y相交。在另一些实施例中，开口200在第二方向Y上的最大尺寸为c，隔板本体211在第三方向Z上的最大尺寸为d，满足：c≤d。在本申请的实施例中，第三方向Z分别与第一方向X和第二方向Y相互垂直。通过调控开口200在第一方向X和第二方向Y上的最大尺寸，通过调控隔板本体211在第三方向Z和第二方向Y上的最大尺寸和设置的位置以控制迷宫通道22的长度、宽度和高度，从而能够改变吸收噪声的频率与对应吸收峰值，实现对多个不同频率噪声的高效吸收。

在一些实施例中，容纳空间212为多个，至少一个容纳空间212内的隔板本体211在第三方向Z上的尺寸大于其余至少一个容纳空间212内的隔板本体211在第三方向Z上的尺寸，第三方向Z分别与第一方向X和第二方向Y相交。在本申请的实施例中，迷宫组件2吸声的共振频率计算公式为

在图1所示的实施例中，壳体1包括壳体本体11和盖板12，壳体本体11和盖板12围合形成容纳腔10，与盖板12相对的壳体本体11具有多个通孔，盖板12与多孔材料层3连接。在一些实施例中，盖板12在盖板12的厚度方向上的尺寸为f，满足：1mm≤f≤3mm。在本申请的实施例中，盖板12的材质为铝板、钢板或碳纤维板中的至少一者，盖板12具有较高的强度和耐腐蚀性，可以提高吸隔声装置的强度和可靠性。盖板12和壳体本体11采用刚性连接，可以提高盖板12和壳体本体11的连接稳定性，此外，如此设置，易于存放、安装与运输吸隔声装置。

在一些实施例中，壳体本体11包括穿孔板110，穿孔板110与盖板12相对设置，穿孔板110设置有多个通孔。穿孔板110的穿孔率为10％-30％。穿孔板110在穿孔板110的厚度方向上的尺寸为e，满足：1mm≤e≤2mm。通孔的孔径为1mm-3mm。穿孔板110与迷宫组件2形成亥姆霍兹共振腔，依靠共振作用增强对声能的耗散。

在一些实施例中，多孔材料层3在厚度方向上的最大尺寸为g，满足：10≤g/e≤20。在一些实施例中，多孔材料层3的材质为植物纤维棉、超细玻璃棉和岩棉中的至少一者，多孔材料层3采用多孔纤维材料，其具有大量孔隙，从而能够有效地吸收声能。吸隔声装置在多孔材料层3的厚度方向上的最大尺寸为h，满足：h≤55mm。

在一些实施例中，吸隔声装置的面密度为ρ，满足：ρ≤20kg/m

在图4所示的实施例中，穿孔板110厚度为2mm，穿孔率为10％，通孔的孔径为2mm。穿孔板110在第一方向X和第二方向Y的尺寸分别为240mm和120mm。迷宫组件2具有两个容纳空间212。一个容纳空间212中包括六块平行排列的隔板本体211，隔板本体211的形状一致，三个第一隔板2110和三个第二隔板2111交错排布，形成具有弯折通道的迷宫通道22结构。迷宫通道22共弯折六次，迷宫通道22的一端设置开口200，迷宫通道22的另一端采用封闭结构。

其中一个容纳空间212的开口200在第二方向Y上的最大尺寸为c为25mm，在第一方向X上的最大尺寸a为15.6mm。迷宫通道22的总长度L为826mm，隔板本体211在第三方向Z上的最大尺寸为25mm，相邻的第一隔板2110和第二隔板2111之间的最大尺寸为15.6mm。隔板本体211在第二方向Y上的最大尺寸为102.4mm，隔板本体211的壁厚为1mm。隔板壳体2101在第一方向X上的尺寸为120mm，在第二方向Y上的尺寸为120mm，在第三方向Z上的尺寸为25mm，隔板壳体2101的壁厚为1mm。

另一个容纳空间212开口200在第二方向Y上的最大尺寸为c为20mm，在第一方向X上的最大尺寸a为15.6mm。迷宫通道22的总长度L为826mm，隔板本体211在第三方向Z上的最大尺寸为20mm，相邻的第一隔板2110和第二隔板2111之间的最大尺寸为15.6mm。隔板本体211在第二方向Y上的最大尺寸为102.4mm，隔板本体211的壁厚为1mm。隔板壳体2101在第一方向X上的尺寸为120mm，在第二方向Y上的尺寸为120mm，在第三方向Z上的尺寸为25mm，隔板壳体2101的壁厚为1mm。

多孔材料层3采用植物纤维吸声棉，孔隙率为0.96，流阻率为2843Pa*s/m

盖板12在第一方向X和第二方向Y上的尺寸为240mm和120mm，盖板12的厚度方向上的尺寸f为3mm。盖板12采用钢板制成，其密度为7850kg/m

通过在三维建模软件里建立吸隔声装置的三维模型，并通过如下步骤进行计算：

步骤1：导入有限元软件，设置完美匹配层，入射声场，反射声场，设置模型的边界条件，材料参数，空腔域。

步骤2：划分网格为自由四面体网格，大小设置为六分之一波长。

步骤3：设置垂直入射声波，声压1Pa。

步骤4：求解结果，求解频率为10～1000Hz，求解步长10Hz。

参考图7，根据计算得出，在10-1000Hz频率范围内，吸隔声装置具有两个吸声峰，其具有良好的吸声性能，在230Hz处，吸声系数达到0.5。在410Hz处，吸声系数达到0.83。可以实现对多个频率噪声的高效吸收噪声。

本申请还提供一种动力设备，包括上述的吸隔声装置。因此该动力设备可以具有上述吸隔声装置的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种吸隔声装置和动力设备进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。