CN114396523B - 一种用于充液管路的主被动复合*** - Google Patents

一种用于充液管路的主被动复合*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于充液管路的主被动复合***，属于***技术领域。所述***包括壳体组件、第一消声组件和第二消声组件。壳体组件包括壳体、第一管道和第二管道，壳体的内部具有扩张腔和至少一个消声腔，消声腔的第一端连通第二管道。第一消声组件包括第三管道，第三管道插装在扩张腔中，第三管道的周向上具有多个与扩张腔连通的小孔。第二消声组件包括控制器和控制单元，控制单元包括阀芯和压电陶瓷，控制器和压电陶瓷电连接，阀芯可活动地插装在消声腔中，压电陶瓷位于消声腔中，且压电陶瓷和阀芯传动配合。本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***，满足充液管路中对低频线谱噪声和中高频宽带噪声的控制要求。

Description

一种用于充液管路的主被动复合***
技术领域
本发明属于***技术领域，更具体地，涉及一种用于充液管路的主被动复合***。
背景技术
管路***在各种工业领域中都有非常重要的应用，尤其在船舶工业领域，充液管路普遍存在于各类船舶中，并发挥着重要的作用。
充液管路中的液体在流动过程中，会传递脉动噪声。实测结果表明，大多数管路脉动噪声既含有低频线谱噪声成分，也有中高频宽带噪声成分，控制难度大，是水上运载工具、作业平台等噪声控制的薄弱环节。
然而，现有的***均难以同时满足充液管路中对低频线谱噪声和中高频宽带噪声的控制要求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于充液管路的主被动复合***，其目的在于可以实现被动消声和主动消声的结合，从而满足充液管路中对低频线谱噪声和中高频宽带噪声的控制要求，达到最终消声的效果。
本发明提供了一种用于充液管路的主被动复合***，所述***包括壳体组件、第一消声组件和第二消声组件；
所述壳体组件包括壳体、第一管道和第二管道，所述壳体的内部具有扩张腔和至少一个消声腔，所述第一管道和所述第二管道同轴布置，且所述第一管道和所述第二管道分别插装在所述壳体的两端中，所述消声腔的第一端连通所述第二管道；
所述第一消声组件包括第三管道，所述第三管道插装在所述扩张腔中，所述第三管道的外径小于所述扩张腔的内径，且所述第三管道的两端分别同轴连通所述第一管道和所述第二管道，所述第三管道的周向上具有多个与所述扩张腔连通的小孔；
所述第二消声组件包括控制器和控制单元，所述控制单元包括阀芯和压电陶瓷，所述控制器和所述压电陶瓷电连接，所述阀芯可活动地插装在所述消声腔中，所述压电陶瓷位于所述消声腔中，且所述压电陶瓷和所述阀芯传动配合，以推动所述阀芯运动。
可选地，所述控制单元还包括推杆，所述推杆可滑动地插装在所述消声腔中，且所述推杆的两端分别与所述压电陶瓷和所述阀芯传动连接。
可选地，所述壳体包括依次布置的第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第一壳体、所述第二壳体和所述第三壳体可拆卸地连接，所述扩张腔和消声腔位于所述第二壳体中，所述第一管道插装在所述第一壳体中，且所述第一管道的第一端伸出所述第一壳体，所述第三管道插装在所述第二壳体中，所述第二管道插装在所述第三壳体中，且所述第二管道的第一端伸出所述第三壳体。
可选地，所述第一管道的第二端和所述第二管道的第二端的外周壁均具有外螺纹。
可选地，所述第一壳体上插装有紧固螺栓，所述紧固螺栓的第一端与所述消声腔的第二端螺纹配合，且所述压电陶瓷与所述紧固螺栓的第一端相抵。
可选地，所述第三壳体上插装有多个连接螺栓，以连接所述第三壳体和所述第二壳体。
可选地，所述控制单元还包括噪声传感器和计算机，所述噪声传感器位于所述第一管道中，且所述噪声传感器、所述计算机和所述控制器依次电连接。
可选地，所述控制单元和所述消声腔的数量均为多个，且多个所述控制单元和多个所述消声腔一一对应。
可选地，所述小孔的直径为1-2mm，且相邻的两个所述小孔的间距为2-5mm。
可选地，所述第一管道与所述第三管道之间和所述第二管道与所述第三管道之间均夹设有密封圈。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***，在对充液管道进行消声时，提前将第一管道的右端和第二管道的左端分别与充液管路连通，从而将***安装于充液管路中的任意位置。充液管路中的液体则会从第一管道流入，并依次经过第三管道和第二管道流出。一方面，液体在经过第三管道时，会经过小孔流入至扩张腔，流体的流动状态改变，根据赫姆霍兹共振原理和流体介质在微孔中粘滞损耗原理，可实现中高频段宽带噪声的消声(此过程视为被动消声)。第二方面，根据充液管路中的低频线谱噪声，控制器则会控制压电陶瓷产生相对应的形变，从而推动阀芯运动。由于消声腔和第二管道连通，阀芯运动的过程中会产生脉动噪声，这样可以将与充液管路中本身的低频线谱噪声相抵消(即提供反噪声去抵消充液管路中原有的低频线谱噪声)，从而达到低频线谱噪声的消声效果(此过程视为主动消声)。
也就是说，本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***，可以实现被动消声和主动消声的集成，从而满足充液管路中对低频线谱噪声和中高频宽带噪声的控制要求，达到最终消声的效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***的剖视图；
图3是本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***的***示意图。
图中各符号表示含义如下：
1、壳体组件；11、壳体；111、扩张腔；112、消声腔；113、第一壳体；1131、紧固螺栓；114、第二壳体；115、第三壳体；1151、连接螺栓；1152、连通孔；12、第一管道；13、第二管道；2、第一消声组件；21、第三管道；211、小孔；3、第二消声组件；31、控制单元；311、阀芯；312、压电陶瓷；313、推杆；4、密封圈。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***的剖视图，图3是本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***的***示意图，结合图1、图2和图3所示，该***包括壳体组件1、第一消声组件2和第二消声组件3。
壳体组件1包括壳体11、第一管道12和第二管道13，壳体11的内部具有扩张腔111和至少一个消声腔112，第一管道12和第二管道13同轴布置，且第一管道12和第二管道13分别插装在壳体11的两端中，且伸出壳体11，消声腔112的第一端连通第二管道13。
第一消声组件2包括第三管道21，第三管道21插装在扩张腔111中，第三管道21的外径小于扩张腔111的内径，且第三管道21的两端分别同轴连通第一管道12和第二管道13，第三管道21的周向上具有多个与扩张腔111连通的小孔211。
第二消声组件3包括控制器(图未示)和控制单元31，控制单元31包括阀芯311和压电陶瓷312，控制器和压电陶瓷312电连接，阀芯311可活动地插装在消声腔112中，压电陶瓷312位于消声腔112中，且压电陶瓷312和阀芯311传动配合，以推动阀芯311运动。
对于本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***，在对充液管道进行消声时，提前将第一管道12的右端和第二管道13的左端分别与充液管路连通，从而将***安装于充液管路中的任意位置。充液管路中的液体则会从第一管道12流入，并依次经过第三管道21和第二管道13流出。一方面，液体在经过第三管道21时，会经过小孔211流入至扩张腔111，流体的流动状态改变，根据赫姆霍兹共振原理和流体介质在微孔中粘滞损耗原理，可实现中高频段宽带噪声的消声(此过程视为被动消声)。第二方面，根据充液管路中的低频线谱噪声，控制器则会控制压电陶瓷312产生相对应的形变，从而推动阀芯311运动。由于消声腔112和第二管道13连通，阀芯311运动的过程中会产生脉动噪声，这样可以将与充液管路中本身的低频线谱噪声相抵消(即提供反噪声去抵消充液管路中原有的低频线谱噪声)，从而达到低频线谱噪声的消声效果(此过程视为主动消声)。
也就是说，本发明实施例提供的一种用于充液管路的主被动复合***，可以实现被动消声和主动消声的集成，从而满足充液管路中对低频线谱噪声和中高频宽带噪声的控制要求，达到最终消声的效果。
需要说明的是，压电陶瓷312设置在消声腔112中不仅可以避免充液管路中液体腐蚀压电陶瓷312，还能直接作用阀芯311，在消声腔112和第二管道13的连通的基础上通过阀芯311直接产生运动而高效产生相对应的反噪声，避免使用压电陶瓷312对第一管道12、第二管道13或者第三管道21的管壁做功，产生较差形变而形成反噪声的方式(效率低)。
继续参见图2，控制单元31还包括推杆313，推杆313可滑动地插装在消声腔112中，且推杆313的两端分别与压电陶瓷312和阀芯311传动连接。
在上述实施方式中，推杆313起到传动连接压电陶瓷312和阀芯311的作用，使得阀芯311的运动更加稳定。
示例性地，推杆313的左右两端将消声腔112划分开，推杆313的中部外露，从而可以减少推杆313在运动过程中与壳体11之间产生的摩擦力。
在本实施例中，壳体11包括依次布置的第一壳体113、第二壳体114和第三壳体115，第一壳体113、第二壳体114和第三壳体115可拆卸地连接，扩张腔111和消声腔112位于第二壳体114中，第一管道12插装在第一壳体113中，且第一管道12的第一端伸出第一壳体113，第三管道21插装在第二壳体114中，第二管道13插装在第三壳体115中，且第二管道13的第一端伸出第三壳体115。
在上述实施方式中，将壳体11设置成第一壳体113、第二壳体114和第三壳体115，便于第一管道12、第二管道13和第三管道21之间的装配，且便于维护。
需要说明的是，第一管道12、第二管道13和第三管道21的内径相同，例如，可以为25mm，从而装配至内径为25mm的充液管路中。第一壳体113、第二壳体114和第三壳体115的外径可以为100mm。
示例性地，第一管道12的第二端和第二管道13的第二端的外周壁均具有外螺纹，从而便于将整个***安装在充液管路中。
在本发明的一种实现方式中，第一壳体113上插装有紧固螺栓1131，紧固螺栓1131的第一端与消声腔112的第二端螺纹配合，且压电陶瓷312与紧固螺栓1131的第一端相抵。
在上述实施方式中，一方面，紧固螺栓1131起到连接第一壳体113和第二壳体114的作用，另一方面，对压电陶瓷312起到限位的作用，从而使得压电陶瓷312向远离紧固螺栓1131的方向形变，进而方便驱动阀芯311运动。
示例性地，第三壳体115上插装有多个连接螺栓1151，以连接第三壳体115和第二壳体114，从而实现第三壳体115和第二壳体114之间可拆卸地连接。
示例性地，第三壳体115上具有连通孔1152，连通孔1152的两端分别连通消声腔112和第二管道13。
在本实施例中，控制单元31还包括噪声传感器和计算机，噪声传感器位于第一管道12中，且噪声传感器、计算机和控制器依次电连接。
示例性地，噪声传感器先采集到第一管道12中的低频线谱噪声后输入至计算机，经过自适应滤波算法计算，输出信号给控制器，控制压电陶瓷312产生相应的形变。压电陶瓷312通过推杆313驱动阀芯311运动，在第二管道13中产生脉动噪声，可以将与充液管路中本身的低频线谱噪声相抵消。另外，第二管道13中可以同样设置一个噪声传感器，将控制后的噪声传递给计算机，自适应滤波算法对输出信号进行调节，从而再次调控，消除误差，进而达到低频线谱噪声的最佳消声效果。
在本实施例中，控制单元31和消声腔112的数量均为多个，且多个控制单元31和多个消声腔112一一对应，从而达到更佳的消声效果。另外不同控制单元31可分别接受不同的控制信号进行独立工作，单个控制单元31损坏对***总体性能无影响。
示例性地，控制单元31和消声腔112均为4个，且沿第二壳体114的周向间隔布置。
示例性地，小孔211的直径可以为1-2mm，且相邻的两个小孔211的间距可以为2-5mm(分布方式可以为三角形或者矩形)。
需要说明的是，小孔211的直径和小孔211间距离可根据充液管路实际管径和流量进行调整
示例性地，第一管道12与第三管道21之间和第二管道13与第三管道21之间均夹设有密封圈4，从而防止连接处产生泄露。
示例性地，壳体11可采用金属、橡胶以及其他材料，第二壳体114内可加入吸声材料，起到进一步消声的效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述***包括壳体组件(1)、第一消声组件(2)和第二消声组件(3)；
所述壳体组件(1)包括壳体(11)、第一管道(12)和第二管道(13)，所述壳体(11)的内部具有扩张腔(111)和至少一个消声腔(112)，所述第一管道(12)和所述第二管道(13)同轴布置，且所述第一管道(12)和所述第二管道(13)分别插装在所述壳体(11)的两端中，所述消声腔(112)的第一端连通所述第二管道(13)；
所述第一消声组件(2)包括第三管道(21)，所述第三管道(21)插装在所述扩张腔(111)中，所述第三管道(21)的外径小于所述扩张腔(111)的内径，且所述第三管道(21)的两端分别同轴连通所述第一管道(12)和所述第二管道(13)，所述第三管道(21)的周向上具有多个与所述扩张腔(111)连通的小孔(211)；
所述第二消声组件(3)包括控制器和控制单元(31)，所述控制单元(31)包括阀芯(311)和压电陶瓷(312)，所述控制器和所述压电陶瓷(312)电连接，所述阀芯(311)可活动地插装在所述消声腔(112)中，所述压电陶瓷(312)位于所述消声腔(112)中，且所述压电陶瓷(312)和所述阀芯(311)传动配合，以推动所述阀芯(311)运动；
所述壳体(11)包括依次布置的第一壳体(113)、第二壳体(114)和第三壳体(115)，所述第一壳体(113)、所述第二壳体(114)和所述第三壳体(115)可拆卸地连接，所述扩张腔(111)和消声腔(112)位于所述第二壳体(114)中，所述第一管道(12)插装在所述第一壳体(113)中，且所述第一管道(12)的第一端伸出所述第一壳体(113)，所述第三管道(21)插装在所述第二壳体(114)中，所述第二管道(13)插装在所述第三壳体(115)中，且所述第二管道(13)的第一端伸出所述第三壳体(115)。
2.根据权利要求1所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述控制单元(31)还包括推杆(313)，所述推杆(313)可滑动地插装在所述消声腔(112)中，且所述推杆(313)的两端分别与所述压电陶瓷(312)和所述阀芯(311)传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述第一管道(12)的第二端和所述第二管道(13)的第二端的外周壁均具有外螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述第一壳体(113)上插装有紧固螺栓(1131)，所述紧固螺栓(1131)的第一端与所述消声腔(112)的第二端螺纹配合，且所述压电陶瓷(312)与所述紧固螺栓(1131)的第一端相抵。
5.根据权利要求1所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述第三壳体(115)上插装有多个连接螺栓(1151)，以连接所述第三壳体(115)和所述第二壳体(114)。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述控制单元(31)还包括噪声传感器和计算机，所述噪声传感器位于所述第一管道(12)中，且所述噪声传感器、所述计算机和所述控制器依次电连接。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述控制单元(31)和所述消声腔(112)的数量均为多个，且多个所述控制单元(31)和多个所述消声腔(112)一一对应。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述小孔(211)的直径为1-2mm，且相邻的两个所述小孔(211)的间距为2-5mm。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于充液管路的主被动复合***，其特征在于，所述第一管道(12)与所述第三管道(21)之间和所述第二管道(13)与所述第三管道(21)之间均夹设有密封圈(4)。
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