CN85104467A - 消声器装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提出一种消声器装置及其制造方法。装置包括进口管和出口管，有若干隔音板从进口管和出口管向一个壳体伸展。出口管在靠近它的进口端处有一个缩小管径的部分，由褶皱和凸瓣形成，并在端部有一个喇叭口。这种管径收缩增大了消声器壳体对出口管的面积比例，于是产生了有利的衰减性能。由于出口管的形成和隔音板在它上面的压附在一道工序中完成，所以消声器的制造方法比已知的方法较为简便。

Description

本发明有关作声响抑制器械部件用的管形元件的结构，这声响抑制器件有如消声器和排气喷嘴等。本发明还涉及这种管形元件的制造。

使用各种不同声响抑制或衰减部件或元件的消声器，有许多类型已为人所熟知。然而在元件的结构形式上稍有改变，就会使相同频率和不同频率的声波产生不同的干涉形式。因此，由于采用和过去有些不同的组装形式，或用比过去低廉的制造方法，能带来较好的或接近相等的声响抑制效果，所以这门技艺还在继续发展。本发明就是在这个意义上，在本技艺领域中取得地位。关于这点，下文的讨论中就追溯发展的沿革，借以说明本发明的意义。

Rowley（美国专利第3，672，464号）介绍了一种在外壳中有迳直相对的输入管和输出管的消声器。在两个管件和外壳之间，有若干隔音板伸展。从下游向上游看时，输出管有一个圆柱形逐渐收缩成一个喉管，然后迅速向外扩大，恢复到大约原来的圆柱形大小。

Wagner（美国专利第4，267，899号）介绍了对这设计所作的变化，把输入管和输出管互相作了偏侧对置。Wagner在美国专利第4，368，799号中又作了进一步的变化，在输入管和输出管上都加了喉管部分。此外，上面介绍的每一项专利中，在输出和输入管的收缩部分和喉管部分上都套有一个圆柱形管。这样，显然在制造过程中需要有一个成形工序，并有一个将一个管件压入另一管件的工序，以及一个压制隔音板的工序，当然每道工序都要增加一笔制造成本。

Schmeichel（1983年6月16日呈请的申请案第505，424号，与前述专利相同，转授与同一受让人）揭示的消声器装置，也用迳直相对的输入管和输出管，在输出管上有缩小的部分和一个喉管部分。但是Schmeichel发现，在制造输出管的缩小部分和喉管部分时，增加若干不缩小的旁通通道是有利的。虽然这种输出管取得了有利的声响抑制效果，但需要制造有特殊形状的管件。在消声器上使用时，再把隔音板冲压在管件上。

本发明可以取得现在技艺水平的声响抑制效果，但其取得是利用制造简单的器械，从而降低了成本。

本发明的目的是提出一种抑制声响的器械，器械有一个壳体和进口管和出口管。然而，进口管和出口管中有一个，从一端到另一端有恒定的圆周，但是在一个管端部分上则有一个向里伸的褶皱，和管子端部的外翻口连接。

更具体讲，本发明有一个实施方案是，有一根出口管在向着进口端的方向上逐渐缩小直径，并至少有一个褶皱在进口端上外翻扩大。出口管还有一个有孔的部分，可以沿管子的有褶皱的部分布置。另外，在出口管和有褶皱的部分之间可以放置一块隔音板。

一种具有如所述结构形式的管件的消声器，特别是结构形式在靠近出口管的进口处，有出乎意料的声响抑制效果，有与所叙述的技艺现状中复杂很多的管件接近相同、乃至更好的声响抑制性能。已注意到外翻边的进口端有减小反压力的作用。并且，有褶皱的部分不仅形成一个有文杜里管作用的喉管，而且这样做了以后可以保持出口管有恒定的圆周，从而在形成褶皱部分和喉颈后，必然扩大周围的膨胀腔的有效体积。所以这些特点汇集起来便提高了对声响的抑制作用。

有相同重要意义的是，所述的有利形状可以通过一道工序取得，这工序把在管件上组装一个或多个隔音板的过程结合了起来。因此，由于减少组装工序必然相应节约了相当多的费用。因此，技艺现状中的许多优点可以通过十分简单的结构形式取得，而这种结构形式易于制造，便产生了价格低廉、但有相等的有效声响抑制性能的器具。

本发明的上述优点和其他的目标将在下文中作进一步的解释。参照本说明书提出的附图和介绍材料，可对本发明更为了解。附图表示器件和制造方法的理想实施方案，下文将就附图详细解说器件和方法的创造性。

图1表示根据本发明提出的一种消声器总成，并包括其器件，图为部分剖面的正视。

图2表示沿图1中2-2线的横截面。

图3A-3D为与图2相似的视图，表示按本发明提出的有褶皱的管件的各种形状。

图4消声器器件的正视剖面图，在输入管和输出管之间有一根偏置管，偏置管有根据本发明提出的结构。

图5表示沿图4中5-5线的横截面图。

图6表示沿图4中6-6线的横截面图。

图7表示另一种实施方案，展视了与图1相似的部分消声器的局部横截面。

图8是沿图7中8-8线的横截面图。

图9是制造本发明提出的消声器器械所用一种类型的代表工具透视图。

图10示出图9中的工具与压造器械结合，在压制本发明提出的管件前的侧视图形。

图11为与图10相似的图形，不同处为压造器械被驱动以压制管件并在管件上压制隔音板，虚线图形表示管件和隔音板离开压造工具后的情况。

现就附图作说明：在所有这些图中，对相同或相应的部件使用相同的标图号表示，具体于图1，按本发明提出的缩径管器件，一般用标号20表示。图1中消声器22所用的缩径管20是出口管。消声器22有进口管24与管件20直对。进口管和出口管24，20固定在壳体26上，有若干隔音板一般用标号28。

如图1和2所示，管件20有一个缩径段或缩径部分30，由倾斜的褶皱32和34形成。管20在进口端有一个外翻口36，与喉颈38处的缩径部分30一致。

从图1的左边向右边看，管20有一个出口端40。管20在出口端40和缩径部分30之间有一个圆柱形部分46。有一对相互间有间隔的隔音板42和44，用传统的方式固定在管20的圆柱形部分46上。圆柱形部分46在隔音板42和44之间有带孔的部分48，形成减低音响的最后膨胀腔43。

缩径部分30还可以有图中所示的有孔部分50。缩径部分30的缩入最多处在喉颈38处，在这里和管20的外翻端口36连接，并也从这里开始扩大尺寸，形成管20的外翻口端36。可以看到如图2所示，缩径部分30的凸瓣形52和54，可以有一部分伸到管20原来的圆柱形截面的外面。但是在管20的进口端和出口端36和40之间，在任何具体的位置上，管20的圆周都大致恒定。

进口管24在它的出口端58处，有一个实体的壁56。进口管24在它的靠近壁56处有一个带孔的部分60。进口管24在隔音板64和66之间，还另有一个有孔的部分62。隔音板64和66在管24和壳体26之间伸展。

在运转时，排出的废气从进口管24进口端68处进入消声器22。废气可能膨胀，通过有孔部分62，进入隔音板64及66和壳体66之间的第一衰减腔65中去。当排气沿进口管24继续前进时，膨胀后通过有孔部分60，进入主膨胀室23。壁56防止废气从进口管24直接进入出口管20。废气从主膨胀室20，向出口管20前进，并可能从外翻口端部36或有孔部分50进入。外翻口比用其他方法可以接受较大量的废气，因而有助于减少反压力。喉颈起文杜里管的作用加速废气的流动，从而把废气通过有孔部分50吸入出口管20。有一个最终衰减腔43位于隔音板42、44和壳体26之间，使废气可以在进入出口端40以前，膨胀后从有孔部分48进入衰减腔43。

消声器设计中的主要消声或噪音衰减因素，是消声器壳体横截面面积和管件截面面积的比。载重车辆消声器的典型面积比例是四比一，从壳体直径的10英寸，和出口管直径的五英寸计算而来。本发明的出口管在长度的相当大一部分上形状经过改造，增大了它周边对面积的比值，而且还加大了壳体对出口管的面积比例。为减小出口管有效截面面积并改善所述比值而使用的基本形状是有一个一侧的褶皱（见图3A），8字形（见图3B），苜蓿叶形（见图3C）和四瓣形（见图3D）。

改造后的管件还能使主膨胀腔的容积扩大，这是一个从生的优点，而在最后对声响的衰减是一个有意义的特点。减小出口管的有效面积的另外一个好处，是提高了消声器的分界频率，因为分界频率是和管件的有效直径成反比的。因此，消声器的有效频率范围得到了强大。而且，由于改造后的管件有喉颈和逐渐的增大截面，便可以提高排气的流速，有外翻口的管道入口可以抵销反压力。于是，经本发明改造过的管件20，有许多声学上的优点，尤其如下文将有所述，可以将这管件作简易而廉价的改造。

消声器的另一种实施方案如图4-6所示。与图1和图2实施方案相同的元件用相同的图号标志，所不同者为在号码上加撇号区别。消声器22′有带一个进口管24′和一个出口管20′的壳体26′。消声器22′还有一个转输管70。进口管24′;转输管70和出口管20′用若干隔音板28′支撑在壳体26′内。进口管24′有一个有孔的部分60′，在靠近出口端58′处有一个端壁56′。转输管70有有孔的部分72。出口管20′有有孔的部分50′和48′。消声器22′有膨胀腔74，76，78和86，在隔音板84上有开口（图中未示）使膨胀腔74和86相通。废气从进口管24′进入，膨胀后通过有孔部分60′进入膨胀腔74，而在消声器22′中通过。废气通过隔音板84上的开孔，经过膨胀腔86而进入膨胀腔86里的转输管70的外翻入口;或者进入转输管70的有孔部分72。转输管70里的废气从有孔部分72中流过，进入膨胀腔76，也可能从出口端88流出。于是废气在任一情况下都从外翻口端36′进入出口管20′，或者通过有孔部分50′进入。在全部废气从出口端40′离开消声器22′以前，一部分在出口管20′里的废气，在经过有孔部分48′进入膨胀腔后，经过了又一次的消声。

消声器22′在出口管20′的进口端部分，和转输管70的出口端部分上，有缩径的部分。这样就可以认识到缩小直径的部分可以安排在出口管以外的其他管子上，也可以安排在进口端以外的其他管端上。管径的收缩有如图5所示的苜蓿叶形状，这形状与图3C的举例相似。缩径部分可以增大消声器22′的面积比例，并增大膨胀室76的有效容积。出口管20′的外翻口端36′如图6所示;如上文已有所述，起了在消声器22′中降低反压力的作用。可以看出喉颈38是出口管20′的最里面的周边。

如图7和8所示还有另一种用标号22″表示消声器的实施方案。在消声器22″中，隔音板44″固定在出口管20″缩径部分30″的凸瓣90上。隔音板44″的这种安置方法，给出口管20″的有褶皱的周边94和隔音板44″的圆内径96之间，提供了一个开放的空间92。这样，废气从膨胀室98通入膨胀室100时，可以通过开放空间92;或者进入外翻口36″，膨胀后通过有孔部分48″而从出口管20″中通过。

根据本发明提出的，在用于声响抑制器械中的一根或多根管件上，压制有褶皱的缩径部分的加工方法也属于新颖的。用于压制有缩径的管件20的工具102如图9所示。图9中的工具102可如下文所述，用于制造与图3B相似的8字形缩径，或者可以用相似的工具制造其他的结构形式，例如图3A-3D中的结构形式。工具102有一对型心104，举例而言，其形状与直径与管件20的凸瓣相等。型心104有直线端部106和108在圆周切缝110处相接。端部108在它的最下端扩大，用以形成管件20的外翻口端36。

型心104的两中心线确定第一平面。两刀刃112在第二平面上定中，这平面与第一平面垂直，位于第一平面的两个型心104中心线之间的中线上。刀刃112有钝刃以免把管20割裂，但能在把管20轴向压到刀刃112之间时，形成适当的褶皱凹槽。刀刃112从工具102的工件进入端114，向着远端116逐渐互相靠近。它们的夹角，互相之间的距离，以及和型心的距离，决定缩径部分30上的缩径的倾斜度。

工具102的上述第一和第二平面的交接线决定工具102的中心线位置。当把一根管件，例如管220（见图10）挤压到工具102上时，工具102的中心线和管220的中心心线重合。型心，无论是两个或多个，都和工具102的中心线等距离放置，形成刀刃112的板件放在工具中心线的径向平面里。刀刃最多只部分伸到管件220的圆周里。利用这种在下文中将详细叙述的器械，在把管220往工具102上挤压时，就形成了缩径部分，其凸瓣距工具102的中心线都有相等的距离，而褶皱都对着220的中心线。

工具102有一个可以相对于机架120后退的底板118。这样，在压制管20时，底板118可以后退，而型心104可以在圆周线110处分离，当压好的管件上的压力解除时，被压紧的弹簧112把压好的管件从型心104上的圆柱形部分106上推出去。

管件的压制过程已由图10和11说明。工具102固定在一个固定结构124上。夹持组合件126支撑着一块隔音板，如244。第二个夹持组合件128固定在压床结构130上。第二个夹持组合支撑一块隔音板242。管220放在隔音板244和242之间。然后起动压床（图中未示）和管220在管220及隔音板242的接触处，并在型心132部分伸入管220时接触。然后压床进一步作用，把第一块隔音板和第二块隔音板压在管220上。与此同时，当管220被推送进工具102时，刀刃112在230部分上压出褶皱，并把端部236向外翻卷，如图11所示。当管220被推到型心104的端部处时，压造器械回转，把继续向前的压力解除。弹簧122在管220被压到型心104的端部时被压紧，然后如图11中的虚线图形所示又重行伸长，把管220从型心104上推出去，以便把管220从工具102中取出。

然后不用压形工具104进行相似的压制操作，把第三和第四隔音板压在进口管（如24）上，便完成了如22的消声器装置，然后把进口管和出口管，即24和22，压进壳体内，如26。最后至少要把端部的隔音板用焊接或其他方法和完成的消声器22固定。

本发明的制造方法至少比已有技艺领域减少一道工序，所以有其特别有利之处。在现有技艺领域中要求先把出口管制成，然后才能在管上压制隔音板。因为本发明的工艺采用轴向冲压压制出口管，故在把管件轴向推进压制工具时，可以把隔音板同时压到管上。由于采用轴向冲压工序，并且恒定圆周管制造简单，从而可以减少分别压制管件和隔音板的工序。

在上文里的叙述中，已讨论若干实施方案并指出其优点。各种实施方案的构造和作用的细节，包括新颖的制造方法均已作叙述如上。然而这些优点和细节都是属于概念的代表性叙述，因而是属于解说性的。因此，如作任何变更，特别如关于形状，尺寸，安排和已知元件的结合及组装等方面的变更，凡属于后附的权利要求中的语汇的一般含义所表达的范围者，理应属于本发明的原理。

Claims (15)

1、一种用于有管形元件的气体排放系统的缩径管件，该管形元件有相对的两个端部。上述管形元件有靠近上述端部一端的一个部分，由于有向内伸展的褶皱而缩小管径，上述管形元件有从上述褶皱部分到上述一个端部的喇叭口。

2、一种用于气体排放系统的缩径管，其制造方法包括一个在轴向上挤压，把隔音板安装在有相向的端部的圆柱形管形元件上的工序，而同时在上述管形元件的邻近上述端部之一端的一部分上加一褶皱，以缩小管径，并把上述一端形成喇叭口。

3、一种用于一个消声器的缩径管件，其制造方法包括把一根圆柱形管，向一个与圆柱形管有共同中心线的工具上挤压的工序，上述工具有若干端部扩大的型心，上述型心均与上述中心线有相同的距离，上述工具有一个板形元件，沿圆柱形之间的径向平面，在上述圆柱形的纵向上伸展，上述板形元件伸入上述圆柱形管的圆周内，从而通过上述压制工序制造的圆柱形管，邻近一个端部的一部分，因为有一条褶皱而缩小直径，并在这端部上有喇叭形口。

4、一种声响抑制器件，其中有：

形成一个闭合件的壳体;

一个固定在上述壳体里的进口管，作气体进入上述壳体用;

一个固定在上述壳体里的出口管，作气体排出上述壳体用;

上述进口管和上述出口管之一，其上有一个有孔部分，并有进口端部分和出口端部分，上述末端部分之一有一个向内伸展的褶皱并在这端上有一个喇叭口，上述喇叭口和上述有褶皱的末端部分连接。

5、一种消声器，其中有：

一个有隔音板的壳体;

有一个进口管固定在上述壳体内，上述进口管有进口端和出口端，上述进口管和上述壳体及一对上述隔音板形成一个膨胀腔，上述进口管在出口端有一个堵塞件，和出口端上游的装置，使气态流体通向上述膨胀腔;

一个出口管固定在上述壳体内，上述出口管有进口端和出口端，上述进口端有造形手段（Shape  means）以改进进入上述出口管的气态流体的声响衰减，并减小上述出口管占据的空间，从而增大了膨胀腔的容积，进一步改善了膨胀腔内的声响衰减。

6、如权利要求第5项中之消声器，而上述出口管的上述造形手段包括若干相互连接的部分椭圆形，从上述出口端附近的圆形截面处，到达一个有喉颈形截面的区域，这区域和通向上述出口管的进口端的喇叭口部分相连。

7、如权利要求第6项中之消声器，而上述缩小直径的部分有一个有孔的部分。

8、如权利要求第7项中之消声器，有一个隔音板伸展在上述壳体和上述缩径部分的有孔部分之间，和上述隔音板及上述出口管之间，在椭圆件之间的范围里的隔音板和出口管之间造成空间。

9、一种消声器，其中有：

有膨胀腔的壳体;

若干流通流体的管件;

若干形成上述壳体端部和壳体内一个膨胀腔的隔音板，上述隔音板在上述管件和上述壳体之间固定，上述隔音板和上述管件互相连接，以利流体从上述壳体里的进口管流出，并利于从上述壳体内流出;

至少上述管件中有一个具有改善声响衰减的装置，包括能提高上述一个管件的周边对面积的比值，而同时又提高上述壳体对上述一个管件的面积比的造形手段。

10、如权利要求第9项中之消声器，而上述一个管件在它的全部长度的一切位置上有基本固定的周边。

11、如权利要求第10项中之消声器，而上述造形手段包括在上述一个管件中的向内的变形部分，上述变形部分向着上述一个管件的一端伸展。

12、如权利要求第11项中之消声器，而上述造形手段包括降低反压力的手段。

13、如权利要求第12项中之消声器，而上述反压力降低手段包括在上述一个管件的端部有向外翻的喇叭口部分。

14、如权利要求第13项中之一种消声器，上述一个管件的上述变形部分在扩大为上述喇叭口之前，从一个圆形的截面形状逐渐向着一个喉颈减小横截面积，上述反压力降低手段包括沿逐渐减小截面的部分有一个有孔的部分。

15、一个有下列工序的消声器制造方法：

将隔音板压附在进口管上;

将隔音板压附在有进口端的出口管上，而同时用一个褶皱把邻近进口端的一个部分缩小管径，并把进口端制成喇叭口形;

把上述出口管压入一个壳体;

把上述进口管压入一个壳体;

至少把一对上述隔音板的若干部分和上述壳体焊接，以形成上述壳体的端部。

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