一种内部侧式共振结构及其组成的消声器的制作方法

本发明属于消声器技术领域，具体为一种低频消声效果好、中频消声效果满足要求的内部侧式共振结构及其组成的消声器。

背景技术：

现有技术中，常见的消声装置根据其消声原理和结构的不同大致可以分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器等等，其中阻性消声器是实际工程通风降噪系统中应用最多，因为阻性消声器具有存在中频消声性能好，中频消声频带宽的优点。阻性消声器根据结构的不同通常分为矩阵式消声器和片式消声器，其主体结构是表面为金属孔板，孔板内部填充玻璃棉等阻性吸声材料，其消声原理是利用声波在阻性吸声材料中传播时，因摩擦将声能量转换为热能而耗散，从而达到消声的目的。

安装阻性消声器在实际工程的应用中已经非常普遍，目前阻性消声器都是利用外侧孔板内填玻璃棉等纤维类多孔吸声材料达到消声的目的，由于多孔吸声材料等阻性材料中高频吸声性能较好的吸声特性，这类消声器典型的消声特性是具有良好的中频消声性能，但是受限于阻性吸声材料低频吸声小的特点，阻性消声器低频消声性能较弱，远低于中频消声量，虽然通过增加消声器长度和增大片厚减小通流率也可以在一定程度上增加低频性能，但是提升效果并不明显，且经济成本更高、消声器阻力系数更大，在实际使用中对于低频较为突出的噪声源，目前阻性消声器降噪量很难满足要求。此外，阻性消声器在较高频率消声性能也会下降明显，高频消声性能不佳。因此,目前阻性消声器在实际使用过程中存在低频、高频消声不足，中频消声过量的情况。

抗性消声器是利用消声器结构的变化来实现消声降噪，但是对于较低频率的消声，消声器需要较大体积，且该类消声器消声频带较窄，只能针对某些特定频率的降噪，因此抗性消声器在实际使用中应用受到了很大的限制。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种低频和高频消声效果好、中频消声效果满足要求的内部侧式共振结构及其组成的消声器。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种内部侧式共振结构，包括四周封板、两侧穿孔板和内部侧式共振板,所述内部侧式共振板至少为一组，每组至少包括两个内部侧式共振板，内部侧式共振板平行设置，且设置方向与声传播方向一致；每一个内部侧式共振板的三侧边均与四周封板连接，并与四周封板共同形成封闭结构，所述内部侧式共振板的另外一侧边不与四周封板连接，由此在内部侧式共振结构内形成开口结构；所述内部侧式共振板为硬质板材。

可选择性地，所述内部侧式共振板可以设置在内部侧式共振结构的左侧，也可以设置在内部侧式共振结构的右侧，或左侧和右侧均设置；左侧和/或右侧的所述内部侧式共振板的长度和空腔的宽度可以相同，也可以不同。

进一步地，所述硬质板材可以为金属板、木板、塑料板、水泥板中的一种。

进一步地，所述两侧穿孔板可以为金属孔板、木制孔板、石膏孔板中的一种。所述两侧穿孔板的穿孔率大于15%，孔径大于1mm。

所述内部侧式共振板长度为l1，所述内部侧式共振板的长度l1上限为4m，优选为3m，2m，1m，0.5m，0.2m，所述内部侧式共振板的长度l1下限为0.1m，优选为0.2m，0.4m，0.6m，0.8m，1m，1.5m，2m，内部侧式共振板长度l1决定共振频率，即l1对应共振频率的n/4波长，l1=λ*n/4，其中λ为波长，n为奇数，λ=c⁄f，其中c为声波在空气中的传播速度，标准大气压和15℃的条件下约为340m/s，f为共振频率，因此，该内部侧式共振板l1对应的共振频率为：f=c*n/(4*l1），当n=1时，对应该结构的最低共振消声频率。

例如,内部侧式共振板l1=0.5m时，对应的最低共振频率为f=c/(4*l1）=340/(0.5*4)=170hz，该结构在低频170hz附近出现消声峰值。

所述平行设置的内部侧式共振板之间，形成空腔，所述空腔的宽度为d1，所述空腔的宽度d1上限为400mm，优选为300mm，250mm，200mm，150mm，100mm，所述空腔的宽度d1下限为10mm，优选为20mm，40mm，80mm，100mm，150mm，200mm，所述空腔的宽度，决定共振频率对应消声峰值的大小，d1越大，消声峰值越大。

通过设计相互匹配的l1、d1，可以得到针对不同频率噪声的特定消声结构。

可选择性地，所述内部侧式共振板外侧，填充阻性吸声材料，所述阻性吸声材料的宽度d2的上限200mm，更优选为150mm，或100mm，或50mm；所述阻性吸声材料的宽度d2的下限5mm，更优选为10mm，或20mm，或50mm。

本发明还提供另外一个技术方案，具体为：一种消声器，所述消声器包括上述内部侧式共振结构，所述内部侧式共振结构可以为一段或多段；当内部侧式共振结构为多段时，多段内部侧式共振结构顺次连接，且各段内部侧式共振结构可以相同，也可以不同。当多段内部侧式共振结构顺次连接时，能够进一步调整并提升消声效果。

进一步地，所述内部侧式共振结构为两段、三段或四段。

本发明的有益效果是：本发明与现有技术中采用振动板如cn2020106263650，或共振板外侧填充吸声材料如cn201320705567x等进行消声的原理不同，前者的如振动板是只有一侧边与封板接触固定，利用振动板的振动辅助消声，后者的共振板并未与四周封板等连接，而本发明为三侧边与封板接触固定，具体地，本发明的消声原理是利用一组共振板之间，或多组共振板之间形成的封闭空腔实现消声，当声波入射时，低频声波长较长，绕射至空腔内振动消耗其能量，因此对于低频降噪性能较好，当然，与现有技术中的不同长度吸声管如cn2019109046376的结构和效果也不同，进一步地本发明的内部侧式共振板设置方向与声传播方向相同，内部侧式共振结构对于低频消声具有实用意义。总体而言，相比于现有技术，具有以下优势：

1）与现有阻性通风消声器相比，设置内部侧式共振结构，可以有效提升低频的消声性能，低频性能更优，并确保中频消声性能满足需求。

2）通过可选择性地在内部侧式共振结构中填充阻性吸声材料，还可以进一步提升高频和中频消声效果。

3）对不同的噪声源，通过对消声器内部结构的设计，如调整消声器中内部侧式共振结构的组数，或在同一个消声器内使用不同结构的内部侧式共振结构，或调整并匹配内部侧式共振结构中内部侧式共振板的长度l1、空腔宽度d1、阻性吸声材料宽度d2等，以对不同消声需求进行定制设计，满足不同场景的使用，极大地提升了消声器的适用性。

附图说明

图1是内部侧式共振结构示意图；

图2是内部侧式共振结构内设置一组内部侧式共振板示意图；

图3是内部侧式共振结构内设置两组内部侧式共振板示意图；

图4是内部侧式共振板外侧填充阻性吸声材料示意图；

图5是三段内部侧式共振结构组成的消声器示意图；

图6是三段内部侧式共振结构组成的消声器测试结果。

图中：1-四周封板，2-两侧穿孔板，3-内部侧式共振板，3’-内部侧式共振板，4-阻性吸声材料。

具体实施方式

如图1-2所示，一种内部侧式共振结构，包括四周封板1、两侧穿孔板2和内部侧式共振板3，所述内部侧式共振板为一组，包括相对的2个内部侧式共振板，且设置方向与声传播方向一致；每一个内部侧式共振板3的三侧边均与四周封板1连接，并与四周封板1共同形成封闭结构，所述内部侧式共振板3的另外一侧边不与四周封板1连接，由此在内部侧式共振结构内形成开口结构；所述内部侧式共振板3为硬质板材；其中，所述内部侧式共振板长度为l1，所述平行设置的内部侧式共振板之间，形成空腔，所述空腔的宽度为d1。

如图3所示，进一步包括第二组内部侧式共振板3’。

如图4所示，进一步包括设置于内部侧式共振板外侧的阻性吸声材料4，所述阻性吸声材料4的宽度为d2。

如图5所示，一种消声器，所述消声器由三段内部侧式共振结构组成，第一段内部侧式共振结构内设置一组内部侧式共振板，后两段内部侧式共振结构中分别各设置两组内部侧式共振板，所述内部侧式共振板外侧均填充有阻性吸声材料，所述内部侧式共振板的材质为钢板，四周封板的材质为钢板，两侧穿孔板的材质为金属孔板，阻性吸声材料的材质为玻璃棉；内部侧式共振板长度设置不同以拓宽低频消声频带，所述消声器长度3m，每一段内部侧式共振结构的长度为1m，消声器通流率50%；其中，第一段内部侧式共振结构中内部侧式共振板长度l1为0.9m，空腔宽度d1为150mm，阻性吸声材料的宽度d2为25mm；第二段内部侧式共振结构中内部侧式共振板长度l1为0.45m，l1’为0.45m，空腔宽度d1为150mm，阻性吸声材料的宽度d2为25mm；第三段内部侧式共振结构中内部侧式共振板长度l1为0.55m，l1’为0.28m，空腔宽度d1为100mm，阻性吸声材料的宽度d2为50mm；两侧穿孔板的穿孔率为23%，孔径为3mm。

其中，图6显示了本发明的上述消声器，与现有技术中主体结构为表面金属孔板，孔板内部填充玻璃棉阻性吸声材料的片式消声器，在相同测试条件下，实验室测试结果的对比数据。根据测试结果可知，与现有技术中的片式消声器相比，中频有一定的下降，这是因为内部侧式共振消声器中减少了阻性吸声材料的使用，减少量为66.7%，之所以减少阻性吸声材料的用量，是因为现有阻性消声器在中频消声量存在浪费的现象；本发明的消声器在低频200hz以下消声性能均有所提升，某些频段提升量在5db以上，由于低频性能提升较为困难，5db的性能提升对于低频消声已经具有很大的实用意义。此外，由于填充了少量的阻性吸声材料，该消声器在高频范围内性能也有提升，如果再增加阻性吸声材料的用量，本发明消声器的中频也将相应提升，性能也优于现有片式消声器。