一种消音器内音元件及消音器的制作方法

1.本实用新型涉及消音器技术领域，尤其是涉及机车/中小型发电机类尾气处理系统的消音器技术领域。


背景技术：

2.目前，在发电机组、工程机械、农用机械、全地形车辆以及园林工具等领域中，用户对噪音污染和大气污染的控制要求越来越高。噪音源中，排气噪音约占一半，因此降低排气噪音具有决定性的意义，传统做法是安装排气消音器，为了消除各种不同频率、高振幅的噪音问题，都会在相应的设备上安装各种大小不同消音器来消除噪音。然而，现有应用于机车/中小型发电机类尾气处理系统的消音器，其外壳主要是一体式结构，不仅难以组装内部零部件，局限了消音器的内部设计及扩展使用，同时，为提升消音效果，消音器的零部件相对增多，造成生产工序及成本增加，影响生产效率。且机车/中小型发电机类尾气排出是以高速形式进入消音器，高速气流会影响消音器的消音量，为此需要改善尾气在消音器内的流速及能量。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种消音器内音元件及消音器，很好地解决上述技术问题，制作简便，具有良好扩展性及消音降噪性，适合不同引擎使用。
4.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种消音器内音元件，所述消音器内音元件是几何体，该消音器内音元件上设有围绕几何体的中心构建的气体流道，该气体流道满足进入消音器内音元件的气体依次经过多级喷射对冲后从几何体的中心排出。
6.上述方案中，所述消音器内音元件是几何方形体，消音器内音元件具有底部、第一侧壁及第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁分别设置在底部的相对侧边，且第一侧壁和第二侧壁形成并列关系；在第一侧壁上设有朝向第二侧壁凸伸的第一导气腔，该第一导气腔的内底部设有第一喷射孔，在第二侧壁上设有朝向第一侧壁凸伸的第二导气腔，该第二导气腔的内底部设有第二喷射孔；第一喷射孔与第二喷射孔相对设置；所述底部设有中空凸台，该中空凸台的凸起高度低于第一侧壁和第二侧壁同方向上的高度，且中空凸台外周的第一侧面与第一侧壁之间均设有第一沟槽，中空凸台外周的第二侧面与及第二侧壁之间均设有第二沟槽；第一导气腔和第二导气腔位于中空凸台的外侧，且第一导气腔的凸伸长度大于第一沟槽的宽度，第二导气腔的凸伸长度大于第二沟槽的宽度；在中空凸台的第一侧面上设有第三喷射孔，在中空凸台的第二侧面上设有第四喷射孔，该第三喷射孔和第四喷射孔相对设置并连通中空凸台的内部，所述中空凸台的顶部设有排气孔；
7.所述第一导气腔、第二导气腔、第一喷射孔、第二喷射孔、第一沟槽、第二沟槽、第三喷射孔和第四喷射孔的组合构成了所述的气体流道。
8.一种消音器，该消音器具有上述的消音器内音元件以及外壳、出气管，外壳设有封
闭的消音室及连通消音室的进气孔，该消音器内音元件安置在外壳的消音室中，该出气管的一端插入消音器内音元件的几何体中心并固定，而出气管的另一端露出外壳，由此，进气孔引入的气体依次经过消音室、消音器内音元件及出气管后排出，消音器内音元件给予气体多级喷射对冲。
9.上述方案进一步是，所述外壳由上盖和下盖组合构造，进气孔有两个且均设置在下盖上，两个进气孔沿下盖的长度方向前后布置；消音器内音元件嵌设在上盖和下盖之间并位于两个进气孔之间，实现两个进气孔输入的气体分别从消音器内音元件的两侧端进入消音器内音元件；出气管则经上盖露出。
10.上述方案进一步是，所述进气孔通过进气管连接外部相应尾气，外壳的内壁上设有相应的折射斜面，折射斜面使进入消音室的气体先连续折射形成环流后再进入消音器内音元件。
11.上述方案进一步是，所述上盖的结合位设有第一裙边，下盖的结合位设有第二裙边，该第一裙边与第二裙边叠设在一起并通过半圆铆合方式固定连接；第二裙边具有翻折部分叠加夹压第一裙边，所述半圆铆合半径值为r/h=0.6~1.0，r是第二裙边的翻折部分叠设在第一裙边上一起弯曲半径，h是第二裙边的翻折部分弯曲下沉的高度。
12.上述方案进一步是，所述出气管插入消音器内音元件的一端设有百叶窗孔，百叶窗孔引导气体进入出气管并形成螺旋状经出气管排出。
13.上述方案进一步是，所述外壳是盒型，折射斜面设置在上盖和下盖的长边，且折射斜面的斜角是45度，折射斜面在倾斜方向的斜长和进气管外径的比值为：1.0~1.2之间。
14.本实用新型技术方案，具有如下优点：
15.1、消音器内音元件是几何体，获得模块化结构，整体性好，方便组装，具有良好扩展性，满足市场需要。在消音器内音元件实现改变气流方向及形态，增加不连续的消音体系，获得气体多级喷射对冲，进一步提升了消音器的消音降噪性能，具有良好实用性和经济性。
16.2、消音器部件少，减少部件加工，产品品质稳定、可靠，工艺简单，利于模块化开发设计，达到产品的标准化互换性，提升消音器的制作及应用，具有提供经济性和大规模自动化量产的优势，使消音器产品可实现全连线自动化生产，从而极大地提高生产效率，降低生产成本。
17.3、更加适合机车/中小型发电机类尾气处理系统使用，针对适配范围内的不同引擎，更换不同的进气管、法兰、固定耳和出气管即可，外壳和消音器内音元件组成标件，不改动；据估算，此整体方案明显优于现行生产的football方案：降噪40%左右；同时，非常有利于标准化，适合大规模生产，提高生产效率。
18.附图说明：
19.附图1为本实用新型的消音器内音元件结构示意图；
20.附图2为图1实施例的侧视结构示意图；
21.附图3、4为图1实施例的不同部位剖视结构示意图；
22.附图5为本实用新型的消音器其一实施例的外形结构示意图；
23.附图6为图5实施例的结构分解示意图；
24.附图7、8为图5实施例的不同部位剖视结构示意图；
25.附图9为图5实施例的上盖和下盖结合结构示意图；
26.附图10、11为本实用新型的消音器应用示意图。
27.具体实施方式：
28.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
29.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.参阅图1~4所示，本实用新型所述的消音器内音元件3是几何体，该消音器内音元件3上设有围绕几何体的中心构建的气体流道，该气体流道满足进入消音器内音元件3的气体依次经过多级喷射对冲后从几何体的中心排出。利用喷射实现了气流的可变截面的流动，降低气流的流速，以及利用气体对冲碰撞，消减气流的声频，降低气流的温度，这些都极大地改善了噪音状况。
31.图1~4所示，本实施例进一步是，所述消音器内音元件3是几何方形体，整体性及方向性好，方便组装。消音器内音元件3具有底部31、第一侧壁32及第二侧壁33，第一侧壁32和第二侧壁33分别设置在底部的相对侧边，且第一侧壁32和第二侧壁33形成并列关系。本实施例中，优选消音器内音元件3采用一片式钣金折弯成型，方便制作，结构性好。第一侧壁32和第二侧壁33分别由底部的相对侧边同向弯折，且优选第一侧壁32和第二侧壁33均垂直底部31。在第一侧壁32上设有朝向第二侧壁33凸伸的第一导气腔321，该第一导气腔321的内底部设有第一喷射孔322，在第二侧壁33上设有朝向第一侧壁32凸伸的第二导气腔331，该第二导气腔331的内底部设有第二喷射孔332；第一喷射孔322与第二喷射孔332相对设置，这样可实现气体分别经过第一喷射孔322与第二喷射孔332喷射对冲，喷射实现了气流的可变截面的流动，降低气流的流速，气体对冲碰撞则消减气流的声频，达到消音降噪。所述底部31设有中空凸台34，中空凸台34内部形成相应气室，该中空凸台34的凸起高度低于第一侧壁32和第二侧壁33同方向上的高度，且中空凸台34外周的第一侧面341与第一侧壁32之间均设有第一沟槽35，中空凸台34外周的第二侧面342与及第二侧壁33之间均设有第二沟槽36。第一导气腔321和第二导气腔331位于中空凸台34的外侧，且第一导气腔321的凸伸长度大于第一沟槽35的宽度，第二导气腔331的凸伸长度大于第二沟槽36的宽度；本实施例中，第一导气腔321和第二导气腔331依照中空凸台34的相对外侧成对布置，实现喷射对冲，且获得第一侧壁32、第二侧壁33、第一导气腔321和第二导气腔331围设中空凸台34，使中空凸台34周侧及顶部形成气体流道，引导气体运动。在中空凸台34的第一侧面341上设有第三喷射孔3411，在中空凸台34的第二侧面342上设有第四喷射孔3421，该第三喷射孔3411和第四喷射孔3421相对设置并连通中空凸台34的内部，由此获得第三喷射孔3411和第四喷射孔3421节流喷射气体，并在中空凸台34的内部形成喷射对冲，使气体在中空凸台34的内部滚动。所述中空凸台34的顶部设有排气孔343，以便从几何体的中心排出。
32.本实施例中，消音器内音元件3制作时，从中空凸台34的顶部下折，通过两次折弯形成第一侧壁32、第二侧壁33及底部31，呈形状；再通用一次折弯形成中空凸台34的另外
两侧面，形成中空凸台34。所述第一导气腔321、第二导气腔331、第一喷射孔322、第二喷射孔332、第一沟槽35、第二沟槽36、第三喷射孔3411、第四喷射孔3421以及中空凸台34的外围组合构成了所述的气体流道，实现引导气体多级喷射对冲，达到消音功效。根据计算流体动力学 (cfd)，本消音器内音元件3的一片式钣金折弯成型设计后，实现了气流的可变截面导流，两次小孔喷射和两次气流对冲，显著降低气流的流速，消减气流的声频，降低气流的温度，这些都极大地改善了噪音状况。经测算，在同等消音器容积和同等使用条件下，对比市面上传统盒型消音器，降噪改善达25%以上。消音器内音元件3形成模块化结构，方便组装实施，具有良好扩展性，满足市场需要。实现改变气流方向及形态，增加不连续的消音体系，获得气体多级喷射对冲，进一步提升了消音器的消音降噪性能，具有良好实用性和经济性。
33.参阅图5~9所示，本实用新型所述的一种消音器，该消音器具有上述的消音器内音元件3以及外壳1、出气管2，外壳1设有封闭的消音室及连通消音室的进气孔11，该消音器内音元件3安置在外壳1的消音室中，该出气管2的一端插入消音器内音元件3的几何体中心并固定，而出气管2的另一端露出外壳1，由此，进气孔11引入的气体依次经过消音室、消音器内音元件3及出气管2后排出，消音器内音元件3给予气体多级喷射对冲。工作时，气体进入外壳1的消音室后，由消音器内音元件3的第一导气腔321和第二导气腔331引导，并从第一喷射孔322和第二喷射孔332中喷射对冲，随后气体在中空凸台34的外侧流动并冲向中空凸台34的顶部，然后再进入第一沟槽35和第二沟槽36，再从第三喷射孔3411和第四喷射孔3421喷射到中空凸台34的内部并获得对冲，使气体在中空凸台34的内部滚动，最后经过出气管2排出，达到消音功效。由于消音器内音元件3的一体式结构，只需与外壳1及出气管2搭配组合即可，消音器部件少，减少部件加工，产品品质稳定、可靠，工艺简单，利于模块化开发设计，达到产品的标准化互换性，提升消音器的制作及应用，具有提供经济性和大规模自动化量产的优势，使消音器产品可实现全连线自动化生产，从而极大地提高生产效率，降低生产成本。
34.参阅图5~9所示，本实施例中，所述外壳1由上盖12和下盖13组合构造，进气孔11有两个且均设置在下盖13上，两个进气孔11沿下盖13的长度方向前后布置，达到双进气，提升排气功效，且有效利用双向进气的特性，配合消音器内音元件3进行消音工作。消音器内音元件3嵌设在上盖12和下盖13之间并位于两个进气孔11之间，实现两个进气孔11输入的气体分别从消音器内音元件3的两侧端进入消音器内音元件3，利于喷射对冲处理。本实施例中，消音器内音元件3的底部31抵压在下盖13内壁，第一侧壁32和第二侧壁33则由上盖12和下盖13夹持固定，第一侧壁32和第二侧壁33上设有相应的企口配合上盖12和下盖13，实现对位及固定，提升组装便利性。第一侧壁32和第二侧壁33间隔侧立在上盖12和下盖13合围形成的消音室内构成隔板，将消音室分隔为两个进气室101及喷射对冲工作室102，利于消音处理。上盖12和下盖13还配合消音器内音元件3来引导消音器内音元件3的气体流道中的气体流动；出气管2则经上盖12露出，从消音器内音元件3的几何中心排出气体；本实施例中，上盖12上还适当增加方向片5，以获得相应的出气方向。产品结构简单，方便制作及组装，提升产品品质及稳定性。
35.图5~9所示，本实施例中，所述进气孔11通过进气管4连接外部相应尾气，以便连接相应的排气设备，达到消音处理。本实施例的外壳1的内壁上进一步设有相应的折射斜面14，折射斜面14使进入消音室的气体先连续折射形成环流后再进入消音器内音元件3。图
中，所述外壳1是盒型，折射斜面14设置在上盖12和下盖13的长边，且折射斜面14的斜角是45度，折射斜面14在倾斜方向的斜长和进气管外径的比值为：1.0~1.2之间。依此参数设计，进气孔11设置在下盖13的折射斜面14上，使得进气管4引入的气体呈一角度送入消音室，通过折射斜面14的作用，使进入消音室的气体先连续折射形成环流。根据计算流体动力学 (cfd)，由于内部环流气流实现了路径的最大化，通过气流的摩擦散热将声能转化为热能，故可明显降低消音器背压和消减低频噪音，同等条件下，测试显示为8%~10%左右的消减，由此提升消音效果。
36.图5~9所示，本实施例中，所述上盖12的结合位设有第一裙边121，下盖13的结合位设有第二裙边131，该第一裙边121与第二裙边131叠设在一起并通过半圆铆合方式固定连接，第二裙边131具有翻折部分132叠加夹压第一裙边121，达到自锁式铆合连接。如附图9所示，经反复测定，优选半圆铆合半径值为r/h=0.6~1.0，r是第二裙边131的翻折部分叠设在第一裙边121上一起弯曲半径，h是第二裙边131的翻折部分弯曲下沉的高度。在此范围内形成的铆合具有良好自锁的特征，可以增加消音器的气密性，并确保气密性的耐久性。采用上述铆合方式，不仅方便加工制作，且具有优秀的防松脱性和良好的生产可行性，优秀的放松脱对在长时间在剧烈震荡环境中工作的消音器而言非常的重要，可长时间的确保消音器的气密性，从而提高消音器产品的品质和使用周期。
37.图5~9所示，本实施例中，所述出气管2插入消音器内音元件3的一端设有百叶窗孔21，百叶窗孔21引导气体进入出气管2并形成螺旋状经出气管2排出，同样可进一步提升消音效果。
38.参阅图10、11所示，本实用新型所述的消音器应用，利用上述的消音器进行机车引擎或中小型发电机的消音处理，依据机车引擎或中小型发电机的排量大小对消音器上的进气管和出气管进行组合搭配，该过程还可通过改变出气管上的百叶窗孔数目来控制消音器内的背压从而适配不同的引擎，实现对机车/中小型发电机类尾气处理系统使用。针对适配范围内的不同引擎，更换不同的进气管、法兰、固定耳和出气管即可，外壳和消音器内音元件组成标件，不改动。该方法简单，方便，据估算，此整体方案明显优于现行生产的football方案：降噪40%左右；同时，非常有利于标准化，适合大规模生产，提高生产效率。
39.以上虽然结合附图描述了本实用新型的较佳具体实施例，但本实用新型不应被限制于与以上的描述和附图完全相同的结构和操作，对本技术领域的技术人员来说，在不超出本实用新型构思和范围的情况下通过逻辑分析、推理或者有限的实验还可对上述实施例作出许多等效改进和变化，但这些改进和变化都应属于本实用新型要求保护的范围。