消聲器的設計制造技術論文(一)
抗性消聲器
用金屬板制成的抗生消聲器,具有良好地抗水及抗油性能,但一般的抗性消聲器低中頻降噪性能好,主頻降噪性能差。特別對空氣分配閥排氣口的間歇排氣噪聲,高速沖擊氣流在抗性消聲器內對結構零件產生強大沖擊力,使其產生振動而輻射出結構噪聲;另一方面氣流在消聲器內產生強烈的紊流現象及不穩定流動,從而產生氣流再生噪聲,作者在調研及在間歇性排氣噪聲試驗臺上的大量試驗結果場表明,純抗性消聲器用在空氣分配閥排氣降噪場合時,實際的降噪量遠無小于設計的降噪量,更為嚴重地是有時這種消聲器不但不降噪,反而會放大噪聲而成為擴音器。因此,在該噪聲控制中使用抗性消聲器一定要很謹慎。
如圖1所示為某廠技術人員為本廠模鍛用的平鍛機離合器空氣分配閥排氣口上所設計的抗性消聲器示意圖,設計的降噪量可達35dB,而實際的降噪量僅為7dB。
針對目前在該噪聲控制中存在的問題,筆者經過長期艱苦的研究,建立了對該噪聲進行有效控制的理論及性能良好的消聲器,成功地應用于噪聲很大,而排氣阻力要求極嚴的機械壓力機離合器與制動器排氣噪聲的控制中,并在實際中大面積推廣應用,性能很好。
我安百利電力輔機廠生產的抗噴阻型消聲器對高頻高壓高汽流場所又結合用消聲原理中的抗性原理(即利用管道的截面突變,使聲波向前傳播到擴張室后反射180度后使波與波振幅相等,相位相反,相互干涉,達到最理想消聲效果。
目前,國產的空氣排氣口上很多都采用這類消聲器,它具有體積小,降噪量大等優點。這類消聲器帶有大量的細小孔隙,可將排放氣流濾成無數個小的氣流,使氣體壓力被降低,流速被擴散減小,從而達到降噪的目的。這類消聲器可分為微孔燒結型和多層金屬絲網型(或稱為篩板型),如圖2所示,微孔燒結型是將金屬、塑料或陶瓷等球狀顆粒,在一定的溫度和壓力下,在模具內燒結成帶微孔(孔隙小到絲米級)的消聲器,目前使用最多的是銅顆粒燒結型。多層金屬絲網型是將具有良好防銹功能的銅網纏繞在消聲器內具有較好剛度的穿孔護面板上,形成多層(可達20層)銅網,然后在外面加裝金屬護面套筒。
大量試驗結果表明,同樣尺寸下,微孔燒結型的降噪量明顯比多層金屬絲網型大,并且這兩種類型的消聲器具有良好的中高頻消聲特性。但微孔燒結型的孔太小,使用一段時間,由于壓縮空氣內的雜質,油、水及環境中粉塵,造成微孔堵塞。調研中發現,當氣動裝置滿負載運行半年左右,微孔消聲器內有幾乎40%~50%的微孔發生堵塞,并且,細小的雜質鉆入微孔中時很難清理,所以,該消聲器使用一段時間后,由于堵塞嚴重,只能將其拆掉不用,否則會使排氣很不通暢而影響設備正常工作。例如,調研中發現,由于該消聲器堵塞嚴重,造成熱模鍛壓力機離合器與制動器排氣不通暢,最終引發“悶車”事故的發生,造成所用幾萬元的模具不得不燒割掉。
對金屬網型消聲器,當使用一段時間后可將其拆開,將金屬絲網上的雜質用刷子及水沖洗干凈后,其性能又會恢復如初,所以,日本產的空氣分配閥排氣口上大多數都安裝了這種類型的消聲器,但一定要定期清理。
在試驗臺上的大量試驗結果表明,要保證這兩種消聲器有足夠的通流面積,從而不影響氣缸排氣,則其通流面積應取閥額定通流面積的3~5倍,其中微孔燒結型取上限,多層金屬網型取下限。