低頻聲衰減器、制造低頻聲衰減器的方法以及用于衰減例如造紙廠的空調管道中的低頻的系統

低頻聲衰減器、制造低頻聲衰減器的方法以及用于衰減例如造紙廠的空調管道中的低頻的系統

低頻聲衰減器、制造低頻聲衰減器的方法以及用于衰減例如造紙廠的空調管道中的低頻的系統是由卡勒·赫勒紐斯 H·彼得森 發明開發。

本發明涉及一種例如用于造紙廠的空調管道(2)的低頻聲衰減器(1),在該管道中行進的流(20)可被設置成穿過聲衰減器,該聲衰減器包括:聲衰減器框架(3),其能夠與空調管道關聯地設置,并且聲衰減器框架包括流管道(4);以及與聲衰減器框架關聯地設置的至少一個衰減器構件(5),其根據板式諧振器原理工作。衰減器構件包括:第一諧振器板(6),其外表面被設置成作為流管道的內壁,即流被設置成沿該外表面行進;構架(7),第一諧振器板通過其內表面附連到該構架;第二板(9),其基本上平行于第一諧振器板。第二板通過其內表面附連到該構架,由此第二板、構架和第一諧振器板限定至少一個衰減器單元(10)。附連到構架的第一諧振器板為鋼板,第一諧振器板通過激光焊接附連到構架,并且構架包括壓力平衡開口(11)。本發明還涉及用于制造低頻聲衰減器(1)的方法和用于衰減例如造紙廠的空調管道(2)中的低頻的系統。

[0001] 本發明的目的是根據隨附的獨立權利要求的前序部分提出的低頻聲衰減器、用于制造低頻聲衰減器的方法以及衰減例如造紙廠的空調管道中的低頻的系統。

背景技術

[0002] 在工廠環境,例如在造紙廠中,各種風扇和真空泵導致噪聲問題。噪聲從工廠經由空調管道被傳播到鄰近的環境中。鑒于環境保護和靠近工廠的區域的舒適性的目的,產生了減小噪聲問題的需求。各種類型的衰減方案在噪聲控制中被采用。傳統上被用于造紙廠、根據吸收原理工作的衰減器通常用于衰減噪聲的較高的 500Hz-4000Hz 頻率的成分。利用新型的、所謂的反應式衰減器還能夠衰減更低的頻率,從而能夠顯著降低因造紙廠對周圍環境造成的噪聲問題。

[0003] 在傳統的吸收式衰減器中,一部分聲能被吸收到設置在空調管道內的多孔材料中并轉換為熱能。依據衰減器結構的幾何特性,反應式聲衰減器的效果是基于聲波的反射或是基于諧振現象?;谥C振的衰減器類型的實例為管式諧振器、亥姆霍茲諧振器和板式諧振器。

[0004] 板式諧振器衰減器的工作是基于借助諧振聲學系統而將聲能轉換成熱能。該諧振器由將氣室 (aifspace) 與外部的聲場分隔開的無孔板或膜構成。部分聲能被轉換成無孔板的動能,并由此轉換成該氣室內的分子的動能,進而轉換成熱能。該氣室中還可以設有吸收材料,例如 DacronTM、羊毛或泡沫塑料。在所謂的諧振頻率獲得最大的聲衰減,當氣室的深度和膜或板的表面重量為已知時,能夠通過計算來確定該頻率。板式諧振器不同于亥姆霍茲型諧振器,尤其是因為在亥姆霍茲諧振器的板表面上具有開口,在該開口中,所形成的氣塞(air plug)和腔室空氣的振動提供了衰減作用。系統的諧振頻率,即與最大衰減相對應的頻率也取決于開口的表面積和在該開口中形成的氣塞的長度。

[0005] 來自造紙機的廢氣包含各種雜質,并在一些情況下還包含大量的濕氣。尤其是傳統的吸收式衰減器易于積垢,并且多孔材料的積垢極大地削弱了衰減。維修 - 清潔或更換吸收式衰減器通常較為困難。在反應式諧振器中,尤其是亥姆霍茲諧振器易于積垢,并且有時有必要在實際的穿孔諧振膜前面使用專門的保護膜。特別是板式諧振器的一個優點是積垢并不削弱衰減,而是使衰減遷移到較低的頻率。然而,一些板式諧振器衰減器方案在工廠環境中結果是過于脆弱。因此,提供能夠承受工廠條件的充分衰減的方案是一個挑戰。

[0006] 已嘗試將多種不同的材料用作構成聲衰減器框架和板式諧振器衰減器的板的材料。熱膨脹對組合有不同材料的方案(例如當將鋼構架與塑料板或鋁板組合時)具有有害影響。熱膨脹以不同的方式影響塑料板或鋁板和鋼構架,這導致衰減器的諧振頻率發生改變,進而導致衰減的頻率范圍發生改變。

[0007] 構成板式諧振器的板通常例如通過螺接或焊接附連到衰減器的構架。然而,因焊接方法造成的大的熱應力可能導致板或構架的形狀發生有害的變化。所獲得的接縫未必能緊密到足以提供符合要求的衰減器結構的程度。

[0008] 專利公報US 5,268,541中描述了一種聲衰減器方案。

內容

[0009] 本發明的目的是減少、乃至消除現有技術中出現的上述問題。

[0010] 本發明的一個目的是提供這樣一種方案,利用該方案可減少例如造紙廠中的空調管道之類的噪聲。

[0011] 本發明的另一目的是提供這樣一種方案,利用該方案,通過一種耐用的聲衰減器結構來提供充分的衰減。

[0012] 本發明的又一目的是提供這樣一種方案,其中通過正確地選擇材料和尺寸,僅對合適的頻率范圍提供衰減。

[0013] 本發明的又一目的是提供這樣一種方案,其中聲衰減器能夠承受高溫,同時諧振頻率保持不變。

[0014] 本發明的一個目的是提供一種易于清潔的聲衰減器。

[0015] 本文所提到的實施例和優點在可適用的情況下,均與根據本發明的裝置、方法以及系統有關,即使未必總是特別指出。

[0016] 根據本發明的典型的聲衰減器能夠被設置在任何適用聲衰減的環境中,例如被設置在造紙廠、紙漿廠或紙板廠中。聲衰減器能夠與用于使空氣從一個空間轉移到另一個空間的結構 ( 例如空調或通風管道 ) 關聯地設置,由此在管道中行進的流可被設置成穿過聲衰減器。根據本發明的典型的聲衰減器包括聲衰減器框架,該框架例如可與空調管道關聯地設置。該框架可襯有例如礦物棉、泡沫塑料或 DacronTM。絕緣層的厚度通常為50mm-200mm。單個衰減器框架的高度優選地介于 500mm-3500mm 之間,例如約為 1200mm、1700mm 或 2200mm。衰減器框架的寬度優選地介于 500mm-3500mm 之間,例如約為 1400mm、2200mm 或 2400mm。衰減器框架的深度優選地介于 500mm-5000mm 之間,例如約為 1600mm、1800mm、2000mm、2200mm或2500mm。

[0017] 根據本發明的典型的衰減器構件包括第一諧振器板,該第一諧振器板的外表面被設置成作為流管道的內壁,流被設置成沿該外表面行進。根據本發明的典型的衰減器構件還包括構架,第一諧振器板通過其內表面附連到該構架。根據本發明的典型的衰減器構件還包括第二板,該第二板基本上平行于該第一諧振器板,該第二板通過其內表面附連到該構架,由此該第二板、該構架和該第一諧振器板限定至少一個衰減器單元。若需要的話,構架和板之間留出的氣室可填充有絕緣材料,例如礦物棉、泡沫塑料或DacronTM。

[0018] 附連到根據本發明的典型的聲衰減器的構架的第一諧振器板為鋼板。在根據本發明的典型方案中,第一諧振器板被利用激光焊接附連到構架。激光焊接的優點在于高焊接速度、深且窄的焊縫、良好的再現性和小的加熱區 (heat zone),由此降低了由于加熱而改變構架或板的形狀的風險。根據本發明的典型的聲衰減器的構架包括壓力平衡開口,借助于該壓力平衡開口能夠降低例如焊接期間由構架和板形成的腔室中產生的過壓。壓力平衡開口通常從構架內部通向衰減器構件外部。壓力平衡開口例如可以是構架的其中一個板上的閥、孔或圓孔。開口的尺寸優選地介于5mm-20mm之間。圓孔的尺寸例如可以為約10mm。壓力平衡開口也可以是焊縫中的斷口。借助于壓力平衡開口或斷裂的焊縫,還可減小在使用衰減器期間產生的壓差。

[0019] 在本申請中,諧振器板用于表示能夠被構造成以某一固有頻率振動的板。在本申請中,構架用于表示這樣一種結構,其形成至少一個基本矩形,并且其在需要時可被分成多個部分,從而形成若干個基本矩形。構架由板形成,板的厚度優選為 0.5mm-3mm,例如0.8mm-1.5mm。

[0020] 在根據本發明的典型的聲衰減器中,根據板式諧振器原理工作的至少一個衰減器構件以可分離的方式,與空調管道和聲衰減器框架關聯地設置。在衰減器構件與聲衰減器框架之間可設置例如軌道構件。

[0021] 在本發明的一個有利的實施例中,聲衰減器的構架包括至少四個基本上呈矩形的板。在本發明的一個有利的實施例中,借助于若干個水平的和豎直的基本上呈矩形的板將構架劃分成使得在該構架中形成若干個基本矩形。

[0022] 在本發明的一個有利的實施例中,構架至少主要由多個板構成,這些板至少主要垂直于第一諧振器板。

[0023] 在本發明的一個有利的實施例中,衰減器構件與聲衰減器框架兩者主要為矩形棱柱。

[0024] 在本發明的一個有利的實施例中,這些衰減器單元主要為矩形棱柱。

[0025] 在根據本發明的一種有利的裝置中,聲衰減器的構架與第一諧振器板的材料相同。在這一有利的實施例中,能夠最小化因不同材料的不同熱膨脹引起的有害作用。當熱膨脹以相同的方式影響諧振器板和構架時,盡管溫度變化,但衰減器的諧振頻率仍保持不變。在本發明的一個有利的實施例中,構架與諧振器板兩者的材料都是彈簧鋼板。對于造紙廠的空調管道,鋼板通常是比例如塑料膜或鋁板更耐用的方案。不銹鋼與其他材料相比的優勢在于耐酸性。作為構架和諧振器板的材料,可以使用EN 1.4404級或相應的ASTM標準AISI 316L不銹耐酸鋼板。EN 1.4404級的鋼包含至多3%的鉬,這改善了材料的耐腐蝕性。然而,該材料能夠容易地成形并尤其適用于焊接。

[0026] 在本發明的一個實施例中,第一諧振器板由退火軋制鋼板制造。除第一諧振器板以外,構架和第二板也可以是退火軋制鋼板。

[0027] 在本發明的一個實施例中,諧振器板被利用連續的激光焊接焊接到構架,由此兩者之間的接縫變得至少基本上連續。因此,衰減器構件可被制成基本上是氣密的,使得僅通過壓力平衡開口來實現其內部的壓力平衡。緊密的接縫還防止了灰塵和水分進入衰減器構件內部。

[0028] 在根據本發明的一種裝置中,衰減器構件沿第一諧振器板的表面的方向的邊緣的長度為 500mm-3000mm,而衰減器構件的與第一諧振器板的表面基本上垂直的邊緣的長度為 50mm-300mm,優選為 90mm-210mm。在一個有利的實施例中,沿第一諧振器板的表面方向的 ( 較 ) 短邊緣的長度約為 600mm、700mm、780mm、800mm、900mm、930mm、1000mm 或介于 500mm-1100mm 之間,而 ( 較 ) 長邊緣的長度約為 1000mm、1500mm、2000mm 或介于800mm-2200mm之間。衰減器構件的有利的形狀和尺寸使得能夠用根據本發明的板式諧振器衰減器構件來代替傳統的吸收式衰減器構件。設置在聲衰減器框架中的那些吸收式衰減器構件能夠例如全部轉變成根據本發明的板式諧振器衰減器構件。

[0029] 在根據本發明的一種裝置中,衰減器構件包括一個或多個衰減器單元,其中基本上沿第一諧振器板的表面方向的邊緣的長度為200mm-1500mm,而與第一諧振器板的表面基本上垂直的邊緣的長度為 50mm-150mm,優選為 90mm-110mm。在一個有利的實施例中,衰減器單元的沿第一諧振器板的方向的(較)短邊緣的長度為200mm-400mm,而(較)長邊緣的長度為500mm-1100mm。通過選擇衰減器單元的有利的尺寸并通過將諧振器板焊接為具有合適的張緊程度,最大衰減 ( 即諧振頻率 ) 被設定在合適的頻率范圍。諧振頻率主要根據衰減器單元的氣室的深度和板的表面重量來限定。在本申請中,用諧振頻率表示聲系統以最大振幅振動的頻率,在實踐中為一頻率范圍。對于本申請所提出的聲衰減器,該諧振頻率對應于產生最強衰減的頻率范圍。

[0030] 在根據本發明的一種有利的裝置中,衰減構件中包括的第二板為鋼板,并且該第二板被利用激光焊接附連到構架。在一個有利的實施例中,第二板的材料為彈簧鋼板。在一個有利的實施例中,第二板的材料為EN 1.4404級鋼。

[0031] 在根據本發明的一種裝置中,衰減器構件中包括的第二板為諧振器板,由此第一諧振器板和第二諧振器板之間的距離為例如50mm-300mm。在根據本發明的一種有利的裝置中,第一諧振器板與第二諧振器板之間的距離為例如50mm-250mm。

[0032] 在根據本發明的一種裝置中,第三板與構架關聯地設置,并且該第三板被設置在第一諧振器板與第二諧振器板之間并與這兩者大致平行,該第三板被設置成將衰減器構件分成兩部分,使得在這些諧振器板之間形成衰減器單元,在這些單元中,與諧振器板的表面基本上垂直的邊緣的長度為 50mm-150mm。在根據本發明的一種有利的裝置中,衰減器單元的與諧振器板的表面基本上垂直的邊緣的長度為 90mm-110mm。這種雙面衰減器構件可被設置在例如空調管道的中部內。緊鄰聲衰減器框架的壁的衰減器構件可以是單面的,或是雙面的。被設置成用以劃分衰減器構件的第三板的厚度優選為 0.5mm-3mm,例如0.8mm-1.5mm。

[0033] 在根據本發明的一種有利的裝置中,第一諧振器板或第二諧振器板的厚度為0.1mm-0.5mm。在本發明的一些有利的實施例中,第一諧振器板或第二諧振器板的厚度處于 0.10mm-0.19mm、0.10mm-0.25mm、0.10mm-0.35mm、0.25mm-0.35mm、0.25mm-0.5mm 或 者0.35mm-0.5mm的范圍中的任一個內。在本發明的一個有利的實施例中,第一諧振器板和第二諧振器板兩者的厚度為0.25mm-0.35mm。

[0034] 在根據本發明的一個有利的方案中,聲衰減器的諧振頻率介于 80Hz-800Hz 的頻率范圍內。在本發明的一些有利的實施例中,諧振頻率為 80Hz-200Hz、100Hz-350Hz、200Hz-450Hz或者400Hz-800Hz范圍中的任一個。在本發明的一個有利的實施例中,聲衰減器的諧振頻率介于 80Hz-315Hz 的范圍內。板式諧振器能夠被優化成尤其能夠衰減那些在經過吸收式衰減之后余留在空調管道中的頻率。

[0035] 在根據本發明的一個有利的方案中,在衰減器框架內還設置有基于吸收式衰減的至少一個聲衰減器構件。造紙廠的空調管道中傳統上使用的吸收式衰減器衰減500Hz-4000Hz的頻率成分。除了根據本發明的板式諧振器衰減器之外,通過將傳統吸收式衰減器設置在框架中,可以改變聲衰減器的最大衰減的頻率范圍。在本申請中,用“吸收式衰減器”表示這樣一種聲衰減器,其功能是基于將聲能吸收到多孔材料中。在本申請中,吸收式衰減器構件用于表示上文指出的、包括多孔材料的吸收式衰減器的一部分。

[0036] 在根據本發明的聲衰減器的一種典型的制造方法中,通過將第一諧振器板和第二板附連到基本矩形的構架來制造衰減器構件,該衰減器構件用于放置在聲衰減器的框架內,該框架用于例如與造紙廠的空調管道關聯地設置。在根據本發明的一種典型的方法中,第一諧振器板進一步與構架關聯地被激光焊接,并借助于設置在構架上的壓力平衡開口來平衡壓力。第一諧振器板被焊接為具有使得諧振頻率被設定在 80Hz-800Hz 之間的張緊程度。

[0037] 在根據本發明的一種聲衰減器的制造方法中,附連到構架的第一諧振器板的諧振頻率通過在板表面上設置配重,或者通過噴涂、利用膜、帶或利用一些其他表面處理而被設定在期望的水平。

[0038] 在根據本發明的一種聲衰減器的制造方法中,通過測量第一諧振器板在被撞擊時產生的聲音的頻率,來確定附連到構架的第一諧振器板的諧振頻率。當板被敲擊時,其開始以其所固有的頻率 ( 即諧振頻率 ) 振動。諧振頻率還對應于最大聲衰減的頻率。例如,利用適用于此目的的擴音器能夠測量敲擊所產生的聲音。

[0039] 根據本發明的用于衰減例如造紙廠的空調管道中的低頻的一種典型的系統順次地包括至少一個基于吸收方法的聲衰減器和至少一個基于板式諧振器方法的聲衰減器。

[0040] 根據本發明的一種有利的系統包括至少一個根據本發明的基于板式諧振器方法的聲衰減器。

技術要求書

1. 一種低頻聲衰減器(1),用于造紙廠的空調管道(2),在所述空調管道中行進的流(20)可被設置成穿過所述聲衰減器,所述聲衰減器包括與所述空調管道關聯地設置的聲衰減器框架(3)和至少一個與所述聲衰減器框架關聯地設置的衰減器構件(5),所述聲衰減器框架包括流管道(4),所述衰減器構件(5)根據板式諧振器原理工作,所述衰減器構件包括:第一諧振器板(6),其外表面被設置成作為所述流管道的內壁,即所述流被設置成沿所述外表面行進,并且所述第一諧振器板為鋼板;構架(7),所述第一諧振器板通過其內表面附連到所述構架(7);第二板(9),其基本上平行于所述第一諧振器板,并且所述第二板通過其內表面附連到所述構架,由此,所述第二板、所述構架和所述第一諧振器板限定至少一個衰減器單元(10),其特征在于,所述第一諧振器板利用激光焊接附連到所述構架,以及所述構架包括壓力平衡開口(11)。

2.根據權利要求1所述的聲衰減器,其特征在于,至少一個衰減器構件(5)以可分離的方式與所述聲衰減器框架關聯地設置。

3.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述構架(7)包括至少四個基本上呈矩形的板(8)。

4.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述構架(7)至少主要由與所述第一諧振器板(6)垂直的板(8)構成。

5.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述聲衰減器框架(3)和所述衰減器構件(5)都基本上是矩形棱柱。

6. 根據權利要求 1 或 2 所述的聲衰減器,其特征在于,所述衰減器單元(10)基本上是矩形棱柱。

7.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述構架(7)與所述第一諧振器板(6)的材料相同。

8.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述第一諧振器板被利用連續的激光焊接附連到所述構架。

9.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述衰減器構件(5)沿所述第一諧振器板(6)的表面的方向的邊緣(12,13)的長度為 500mm-3000mm,而所述衰減器構件的與所述第一諧振器板的表面基本上垂直的邊緣(14)的長度為50mm-300mm。

10. 根據權利要求 1 或 2 所述的聲衰減器,其特征在于,所述衰減器構件(5)包括一個或多個衰減器單元(10),其中基本上沿所述第一諧振器板(6)的表面的方向的邊緣(15,16)的長度為200mm-1500mm,而與所述第一諧振器板的表面基本上垂直的邊緣(17)的長度為50mm-150mm。

11. 根據權利要求 1 或 2 所述的聲衰減器,其特征在于,所述第二板(9)為鋼板并被利用激光焊接附連到所述構架(7)。

12. 根據權利要求 11 所述的聲衰減器,其特征在于,所述第二板(9)為諧振器板,由此所述第一諧振器板(6)與第二諧振器板(18)之間的距離為100mm-350mm。

13. 根據權利要求 12 所述的聲衰減器,其特征在于,與所述構架(7)關聯地設置有第三板(19),所述第三板(19)被設置在所述第一諧振器板(6)與所述第二諧振器板(18)之間且基本上與所述第一諧振器板與所述第二諧振器板平行,所述第三板(19)被設置成用以將所述衰減器構件(5)劃分成兩部分,使得在所述諧振器板之間形成多個所述衰減器單元(10),在所述衰減器單元中,與所述諧振器板的表面基本上垂直的邊緣(17)的長度為50mm-150mm。

14.根據權利要求12所述的聲衰減器,其特征在于,所述第一諧振器板(6)或所述第二諧振器板(18)的厚度為0.1mm-0.5mm。

15.根據權利要求14所述的聲衰減器,其特征在于,所述第一諧振器板(6)或所述第二諧振器板(18)的厚度為0.25mm-0.35mm。

16.根據權利要求1或2所述的聲衰減器,其特征在于,所述聲衰減器的諧振頻率處于80Hz-800Hz的頻率范圍內。

17. 根據權利要求 16 所述的聲衰減器,其特征在于,所述聲衰減器的諧振頻率處于80Hz-315Hz的頻率范圍內。

18. 根據權利要求 1 或 2 所述的聲衰減器,其特征在于,在所述聲衰減器框架(3)內還設置有基于吸收式衰減的至少一個聲衰減器構件(21)。

19. 一種用于制造低頻聲衰減器(1)的方法,在所述方法中,通過將第一諧振器板(6)和第二板(9)附連到基本上呈矩形的構架(7)來制造衰減器構件(5),所述衰減器構件用于放置在聲衰減器框架(3)中,所述聲衰減器框架(3)用于與造紙廠的空調管道(2)關聯地設置,其特征在于,所述第一諧振器板與所述構架關聯地激光焊接,借助于設置在所述構架上的壓力平衡開口(11)來平衡壓力,將所述第一諧振器板激光焊接成具有使得所述聲衰減器的諧振頻率被設定在80Hz-800Hz之間的張緊程度。20.根據權利要求19所述的方法,其特征在于,利用配重、噴涂、錫箔、帶或其他表面處理,將附連到所述構架(7)的所述第一諧振器板(6)的諧振頻率設定在期望的水平。21.根據權利要求19-20中任一項所述的方法,其特征在于,通過測量所述第一諧振器板在被撞擊時產生的聲音的頻率,來確定附連到所述構架(7)的第一諧振器板(6)的諧振頻率。22. 一種用于衰減造紙廠的空調管道(2)中的低頻的系統,所述系統順次地包括至少一個基于吸收方法的聲衰減器(22)和至少一個基于板式諧振器方法的聲衰減器(1),其特征在于,至少一個基于所述板式諧振器方法的聲衰減器(1)為根據權利要求1-18中任一項所述的聲衰減器。

說明書附圖

圖1

圖2

圖5

圖6

圖7