1.本发明涉及消声器技术领域，尤其涉及一种组合式消音器。


背景技术：

2.噪声是一种声波的频率、强弱变化无规律、杂乱无章的声音。噪声的会来自于飞机、汽车、工厂、建筑工地、日常生活等任何场景中。人们通常会在一些大型动力设备上加装消声装置，或在其工作环境周围设置消声屏障以降低噪声对附近人员的影响。
3.在现有的消声装置(又名消音装置、消声设备、消音器等)中，根据其消声原理和结构的不同大致可以分为阻性消声器和抗性消声器。其中抗性消声器是利用消声器结构的变化来实现消声降噪，结构简单，制作方便。但是对于较低频率的消声，其通常需要具有较大体积，且该类消声器消声频带较窄，只能针对某些特定频率的噪声进行降噪。而阻性消声器主要由内部填充玻璃棉等阻性吸声材料的金属孔板构成，其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。阻性消声器结构较为复杂，但是具有存在中低频消声性能好，中低频消声频带宽的优点。
4.为了将上述两种消声装置的优点结合起来，现还存在一种阻抗复合式消声器。例如，中国发明专利cn205532784u公开了一种阻抗复合式汽车消音器，其利用减振室抑制进气管的抖动来控制空气所产生的共振，并利用石油纤维棉的吸音作用，使沿通道传播的噪声不断被吸收而逐渐衰减。再利用声波在消音室及减流缓冲室内发生反射、干涉等现象，从而达到消声的目的，实现低、中、高频范围内良好的消声效果，同时具备阻性消声器及抗性消声器的优点。
5.但是，现有的无论是阻性消声器、抗性消声器还是如上述专利中公开的阻抗式复合式消声器，其处理频域、外形尺寸等规格均在出厂时便已固定，使用场景单一，使用者无法根据需要消音的现场条件随意地调整消声器的形状，无法灵活地应用于不同的场合。


技术实现要素：

6.有鉴于此，有必要提供一种组合式消音器，用以解决现有的消音器外形尺寸不能随意变化的问题。
7.本发明提供一种组合式消音器，包括：
8.多个消音单元，消音单元包括外壳、消音组件和多个连接块，外壳为正多面体，外壳的至少两个表面的中心上开设有通风孔；消音组件内置于外壳，消音组件具有用于消音的气流通道，气流通道与所有通风孔均连通；连接块分别设置于外壳的棱角上；
9.多个消音单元沿外壳的表面的法线方向组合排列，其中相邻的两个消音单元中相向的通风孔相连通，组成通风通道；相邻的两个外壳之间的连接块一一对应地连接。
10.优选的，外壳还包括至少两个接触块，接触块分别和通风孔一一对应地设置于外壳的外表面，通风孔贯穿接触块，相邻的两个消音单元中相向的两个接触块相抵接。
11.优选的，还包括多个组装件，外壳为正六面体，连接块上开设有三个连接孔，三个
连接孔分别与外壳中三个正交的棱边相平行，相邻的两个消音单元之间相对应的两个连接块中的两个连接孔同轴设置，构成连接通道，组装件插设于连接通道中；
12.连接块还包括三个定位面，三个定位面分别垂直于三个连接孔的轴线，且均朝向背离外壳的一侧，定位面到与其平行的外壳的侧面的距离等于接触块背离外壳的一面到其所在的外壳的侧面的距离，相对应的两个连接块中相向的两个定位面相抵接。
13.优选的，三个连接孔分别穿过所在的三个定位面的面心，三个连接孔的轴线分别和对应的连接块所在的三条外壳上的棱边重合；外壳的棱边上形成有向外壳内侧凹陷的内倒角，内倒角的半径大于或等于连接孔的半径；组装件为螺栓。
14.优选的，消音组件包括抗性消音装置或阻性消音装置或阻抗复合消音装置。
15.优选的，抗性消音组件包括空心块，空心块设置于外壳内，空心块的内部空间为第一消音空腔，第一消音空腔构成气流通道，第一消音空腔与通风孔连通，通风孔的面积小于第一消音空腔沿通风孔的轴线方向的横截面的面积。
16.优选的，阻性消音装置包括消音块，消音块上沿正交的三个方向均开设有阵列排布的第一消音孔，不同方向的第一消音孔相连通，第一消音孔还和通风孔连通，多个相连通的第一消音孔构成气流通道。
17.优选的，阻抗复合通风装置包括第二消音空腔及多个消音管，其中第二消音空腔由外壳的内壁合围形成，消音管的两端分别连接于两个通风孔，消音管两端的管径大于通风孔的孔径，消音管上开设有多个第二消音孔，多个消音管相交汇且连通，构成气流通道。
18.优选的，外壳的内部形成有空腔，消音组件设置在空腔内，空腔的内壁覆盖有吸声材料；外壳的外表面开设有规律的凹槽，外壳的外表面覆盖有吸声材料。
19.优选的，还包括多个封口盖，封口盖可拆卸地安装于通风孔，用于封闭通风孔。
20.本发明提供的一种组合式消音器，通过将不同外壳上的连接块连接至一起使两个消音单元相连接。因外壳为规则的正多面体、且每个棱角上均具有连接块，这样使得外壳上的任意一面均可和其他的消音单元相连接，在保证相邻的两个消音单元的通风孔连通的情况下，多个消音单元可以组成多种形状。相连接的消音单元中的通风孔相连通，且每个消音单元中的消音组件也和通风孔连通，这样在有气流通过时，部分气流会流经内部的消音组件的气流通道，实现在消音单元内部的压力损耗，同时部分气流会从两个相连通的通风孔的缝隙中泄漏，游走在多个消音单元的间隙中，形成在外壳外部的压力损耗，这样就实现了消音效果。相比于现有的消音器，本组合式消音器可以根据应用现场不同的条件，灵活组装成不同的形状，特别适用于各种狭小、不规则的空间内。此外还可以根据所需消音效果的不同，灵活地组装不同数量的消音单元，选用不同种类的消音组件相配合，以达到特定频域、特定音量的消音，允许使用者无需再采购多种不同型号、种类、规格的消音器，仅用一个设备便可以应对大多数工况，带来很好的经济效益。
附图说明
21.图1为本发明提供的组合式消音器一实施例中的消音单元的结构示意图；
22.图2为本发明提供的组合式消音器一实施例的第一种结构示意图；
23.图3为本发明提供的组合式消音器一实施例的第二种结构示意图；
24.图4为本发明提供的组合式消音器一实施例的第三种结构示意图；
25.图5为本发明提供的组合式消音器一实施例的第四种结构示意图；
26.图6为本发明提供的组合式消音器一实施例中包括抗性消音装置的消音单元的结构示意图；
27.图7为本发明提供的组合式消音器一实施例中包括阻性消音装置的消音单元的结构示意图；
28.图8为本发明提供的组合式消音器一实施例中包括阻抗复合消音装置的消音单元的结构示意图；
29.图9为本发明提供的组合式消音器一实施例中的封口盖的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
31.结合图1～5所示，本发明提供一种组合式消音器的一实施例，盖组合式消音器包括多个消音单元1，消音单元1又包括外壳11、消音装置12和多个连接块13。外壳11为正多面体，外壳11的至少两个表面上开设有通风孔14，通风孔14位于外壳11表面的面心。消音装置12设置于外壳11内部，其具有用于消音的气流通道，气流通道与所有通风孔14均连通，当气流从通风孔14流入消音装置12时，消音装置12可以对气流造成压力或摩擦力等损失，实现消音。需要说明的是，消音装置12可以采用现有的消音结构，也可以自行设计，同时消音装置12的种类可以为抗性消音，也可以为阻性消音，也可以为二者相结合的结构，后文会有详细说明。
32.连接块13设置于外壳11的棱角上，两个消音单元1通过连接块13相连接。具体地，多个消音单元1沿外壳11的表面的法线方向组合排列，其中相邻的两个消音单元1中相向的通风孔14相连通，组成通风通道。相邻的两个外壳11之间的连接块13一一对应地连接，连接块13可以为磁铁，也可以表面具有和外壳11表面相匹配的多角度的卡扣的结构，两个连接块13通过卡扣扣合相连接，后文会给出一个优选的连接块13的实施方案。需要说明的是，安装块的厚度应当控制在一定范围内，使得两个消音单元1连接时，两个外壳11之间的间隙不会过大，起到摩擦气流的作用。
33.本发明提供的一种组合式消音器，通过将不同外壳11上的连接块13连接至一起使两个消音单元1相连接。因外壳11为规则的正多面体、且每个棱角上均具有连接块13，这样使得外壳11上的任意一面均可和其他的消音单元1相连接，在保证相邻的两个消音单元1的通风孔14连通的情况下，多个消音单元1可以组成多种形状。相连接的消音单元1中的通风孔14相连通，且每个消音单元1中的消音装置12也和通风孔14连通，这样在有气流通过时，部分气流会流经内部的消音装置12，实现在消音单元1内部的压力损耗，同时部分气流会从两个相连通的通风孔14的缝隙中泄漏，游走在多个消音单元1的间隙中，形成在外壳11外部的压力损耗，这样就实现了消音效果。
34.请再参阅图1，本发明还提供一优选的实施例，该组合式消音器中的每个消音单元1的外壳11还包括至少两个接触块15，接触块15分别和通风孔14一一对应地设置于外壳11的外表面，即接触块15的数量和通风孔14一致。通风孔14贯穿接触块15，相邻的两个消音单元1中相向的两个接触块15相抵接。接触块15紧密配合，可以增强两个通风孔14之间的连通
效果，使得大部分气流能够遍历多个消音单元1中的消音装置12，以达到最好的消音效果，仅有少部分的气流会从两个相抵接的接触块15直接泄漏，而这些泄漏的气流仍旧可以通过消音单元1之间的缝隙形成外部压力损失。
35.请再参阅图1，作为优选的实施例，本实施例中的组合式消音器还包括多个组装件2。同时，外壳11为边长200mm的正六面体，连接块13的数量为八个，每个连接块13上开设有三个半径为5mm的连接孔16，三个连接孔16分别与外壳11中三个正交的棱边相平行，相邻的两个消音单元1之间相对应的两个连接块13中的两个连接孔16同轴设置，构成连接通道，组装件2便插设于连接通道中，将连接块13连接至一起。因连接孔16分别垂直于外壳11上三个正交的侧面，因此通过组装件2插入连接孔16便可以将两个消音单元1沿三个方向相连接，使得本组合式消音器的组装形式灵活多变。组装件2可以为插销、螺杆、螺栓螺母等可以起到固定作用的杆状工件，其可以仅插入两个连接块13，即一次连接两个消音单元1，也可以具有较长的长度，一次同时穿过多个连接块13，将多个消音单元1按一个方向连接至一起。
36.此外，本实施例中的连接块13可以视为边长为20mm的立方体，分别位于外壳11的棱角上，且与外壳11具有10mm的重叠。连接块13上三个背离外壳11的侧面为三个定位面，三个定位面分别垂直于三个连接孔16的轴线。同时，本实施例中通风孔14的直径为60mm，而接触块15为直径120mm、高度10mm的圆柱状，其轴线和通风孔14的轴线重合。这样，定位面到与其平行的外壳11的侧面的距离等于接触块15背离外壳11的一面到其所在的外壳11的侧面的距离，均为10mm。当两个消音单元1相连接时，两个连接块13上的定位面相抵接，使两个外壳11之间保留20mm的间隙，而两个接触块15又恰好可以接触形成较为紧密连通的通道。
37.可以理解的是，上述所有尺寸信息仅作为一个优选的实施方式，实际应用时，外壳11、连接块13、通风孔14等结构的尺寸大小均可以根据需要灵活调整，本发明并未对此做出限制。此外，作为举例说明，本实施例中的一个消音单元1的外壳11上开设有四个通风孔14，四个通风孔14分别位于外壳11中首尾依次相连呈环形的四个侧面上，实际实施时可以根据对组合式消音器形状灵活度的不同需求，将通风孔14的数量调整为两个至六个中的任意数量，并形成于外壳11的任意侧面上。
38.请再参阅图1，作为优选的实施例，本实施例中的三个连接孔16分别穿过所在的三个定位面的面心，三个连接孔16的轴线分别和对应的连接块13所在的三条外壳11上的棱边重合，同时外壳11的十二个棱边上均形成有向外壳11内侧凹陷的内倒角17，内倒角17的半径大于或等于连接孔16的半径，并且本实施例中的组装件2为螺栓。内倒角17为组装件2，即螺栓提供了较为方便的安装空间，同时还增加了多个消音单元1连接时，消音单元1之间的缝隙的凹凸程度，增加气流的流通面积，以达到增加气流摩擦损耗的目的。
39.请再参阅图2～5，本实施例通过多个消音单元1的不同组装方式形成多种形状，以适应不同的工作场合，图2、图3即图4中的组合式消音器分别呈i、t、l形状，可以适用于狭小且弯曲的通道内的消音。图5中的组合式消音器整体呈块状，适用于空间限制不大，而对消音效果要求较高的场合，如汽车的发动机排气口。
40.结合图6～8，作为优选的实施例，本实施例中的消音装置12包括抗性消音组件121、阻性消音组件122或阻抗复合消音组件123中的任意一种、两种或三种。抗性消音结构简单，制作方便，但是只能针对某些特定频率的降噪。阻性消音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，其结构较为复杂，但
是具有存在中低频消声性能好，中低频消声频带宽的优点。阻抗复合消音则同时具有二者的优点，但是结构更加复杂。
41.实际实施时，三种类型的消音装置可任意组合，形成一个消音装置12，即可以在一个外壳11内设置单独的抗性消音组件121、阻性消音组件122，也可以同时设置有抗性消音组件121或阻性消音组件122，二者相连通，或者在阻抗复合消音组件123的基础上再连通一个抗性消音组件121，以达到特殊的效果。本实施例中的每个消音单元1仅包括三种不同类型的消音装置中的一种，每个外壳11均仅包含一种消音装置12，多个消音单元1根据内部的消音装置12类型的不同也分为三类。这样就可以根据所需消音效果的不同，灵活地组装不同数量的消音单元1，选用不同种类的消音装置12相配合，以达到特定频域、特定音量的消音。
42.请参阅图6，作为优选的实施例，抗性消音组件121包括空心块1211，空心块1211的内部空间为第一消音空腔1212，空心块设置于外壳11内，且其第一消音空腔1212和通风孔14连通，第一消音空腔1212构成了抗性消音组件121的消音通道。第一消音空腔1212与通风孔连通处所在的第一消音空腔1212的内壁的面积大于与之连接的通风孔14，即通风孔14的面积小于第一消音空腔1212沿通风孔14的轴向方向的横截面的面积，该处的横截面发生突变。本实施例中的第一消音空腔为由外壳11内壁形成的长160mm、直径也为160mm的圆柱形扩张腔，其既可用于衰减进入的声波,也可用于衰减传出的声波。可以理解的是，实际应用时第一消音空腔1212也可以直接由外壳11的内壁合围而成，即该抗性消音组件121不具备实体，仅仅指一个扩张的空间。
43.抗性消音的原理是利用声波通道截面突然变化使介质密度变化，造成声阻抗的突变，形成抽象的界面，使管内一部分声波自界面向声源反射回去，向前传播的声波和反射回去的声波相位差180
°
，两者频率相等，方向相反，于是反射的声波抵消了一部分向前的声波，达到消声的目的。本实施例中抗性消音组件121的对气流的传播损耗为：
[0044][0045]
其中，表示扩张腔截面积与进出管的截面积之比，s表示主截面管面积，l表示扩张腔长度，n表示声波波数。
[0046]
可以理解的是，第一消音空腔的形状及尺寸可以根据实际需要任意调整，如为圆柱形、球形、长方体形、锥形中的任意一种或多种的结合。
[0047]
请参阅图7，作为优选的实施例，本实施例中的阻性消音组件122包括消音块1221，消音块1221上沿正交的三个方向均开设有阵列排布的第一消音孔1222，第一消音孔1222长164mm，截面直径为20mm。本实施例中消音块1221直接形成于外壳11的内部，三个方向的第一消音孔1222分别沿垂直于外壳11的三个侧面的方向延伸，三个方向的第一消音孔1222相交汇并且连通，形成蜂窝状结构，蜂窝状的第一消音孔1222便构成了阻性消音装置的气流通道。位于中部的多个第一消音孔1222的端部又分别和通风孔14连通。当声波流经第一消音孔1222时，其会和消音块1221接触激发第一消音孔1222内的空气分子振动，一部分声能被这些分子的阻力和粘滞力转变为热能而耗散，形成阻性消声。消声单元每个孔之间都相互连接，增加了气流流通路径长度，增加了空气与消声单元之间的接触面积，以增加消声效
果。同样地，阻性消音组件122也可以不采用本实施例中的蜂窝状结构，也可以为曲折板式、迷宫式中的任意一种，或是上述多种结构的结合。
[0048]
请参阅图8，作为优选的实施例，本实施例中的阻抗复合通风装置包括第二消音空腔1231及多个相连通的消音管1232，其中第二消音空腔1231由外壳11的内壁合围形成，为边长为180mm的立方体。消音管1232的两端分别连接于两个通风孔14，消音管1232两端的管径大于通风孔14的孔径，为48mm。本实施例中一个阻抗复合通风装置包括两个消音管1232，两个消音管1232相交汇且呈十字形，构成阻抗复合通风装置的气流通道。消音管1232上开设有多个孔径为4mm的第二消音孔1233形成穿孔管，多个消音管1232相交汇且连通。该结构在扩张腔的共振频率处衰减较明显，主要针对低频噪声，并且再生噪声小，结构坚固，消音管1232管径的变化与第二消音孔1233可得到阻抗结合的效果。该阻抗复合通风装置的消声量为：
[0049][0050]
其中，δ
f
表示孔的传导率，s表示气流通过的截面积，f表示外界声波的频率，f0为消声单元的固有频率。
[0051]
容易理解的是，实际应用时当通风孔14的数量及位置发生变化时，消音管1232的数量、连接位置、弯曲形状也可以相应地发生变化。并且与第一空腔类似，第二消音空腔1231也可以由一个设置在外壳11内的一个独立的壳体构成。
[0052]
请再参阅图5，其中的组合式消音器便由三种具有不同类型的消音装置12的消音单元1复合而成，每种消音单元1分别由16个，同种消音单元1四行四列阵列排布，三种消音单元1阵列层叠在一起，组成长880mm、宽660mm、高880mm的矩阵式形状。其具三种消音装置12的优点，拓宽了消声频域。容易理解的是，本问题提到的组装方式仅为一些优选的实施举例，实际中可以根据实际情况自行调整，本发明并未对组装后的形状做出限制。
[0053]
本发明还提供一优选的实施例，该组合式消音器中，外壳11的内部形成有空腔，消音装置12设置在空腔内，空腔的内壁覆盖有吸声材料，空腔便对应上述的第一消音空腔及第二消音空腔1231。同时，外壳11的外表面开设有规律的凹槽(图中未示出)，外壳11的外表面覆盖有吸声材料。凹槽和前文中的内倒角17类似，可以增加气流通过的接触面积及摩擦系数，提高气流压力损失。吸声材料可以为有机纤维、玻璃棉、脲醛泡沫塑料、穿孔板、人造皮革等，可以进一步地加强整个组合式消音器的消声效果。
[0054]
结合图9所示，本发明还提供一优选的实施例，该组合式消音器还包括多个封口盖3，封口盖3可拆卸地安装于通风孔14，用于封闭通风孔14。具体地，本实施例中的封口盖3为圆形的盖状，其内径与接触块15的外径相同，内部的深度与接触块15的厚度相同。这样封口盖3便可以扣合在接触块15上，在开有通风孔14的非出进风口面处，用封口盖3堵住消音单元1的通风孔14，起到减少气流通道的作用。使得使用者可根据现场噪声来源情况选择一个或多个进出风口，具体地，可以是一个进口多个出口，或多个进口一个出口，或多个进口多个出口。
[0055]
容易理解的是，根据消声单元的结构不同，封口盖3的形状及封闭方式也可以有所不同，例如，封口盖3为方形，其一侧开设有用于扣合在接触块15上的圆孔，而封口盖3的棱
角可以作为受力点，方便人进行操作。再进一步地，封口盖3也可以为圆柱形的结构，塞入通风孔14中进行封堵。
[0056]
本发明提供的一种组合式消音器，通过将不同外壳11上的连接块13连接至一起使两个消音单元1相连接。因外壳11为规则的正多面体、且每个棱角上均具有连接块13，这样使得外壳11上的任意一面均可和其他的消音单元1相连接，在保证相邻的两个消音单元1的通风孔14连通的情况下，多个消音单元1可以组成多种形状。相连接的消音单元1中的通风孔14相连通，且每个消音单元1中的消音装置12也和通风孔14连通，这样在有气流通过时，部分气流会流经内部的消音装置12，实现在消音单元1内部的压力损耗，同时部分气流会从两个相连通的通风孔14的缝隙中泄漏，游走在多个消音单元1的间隙中，形成在外壳11外部的压力损耗，这样就实现了消音效果。
[0057]
相比于现有的消音器，本组合式消音器可以根据应用现场不同的条件，灵活组装成不同的形状，特别适用于各种狭小、不规则的空间内。此外还可以根据所需消音效果的不同，灵活地组装不同数量的消音单元1，选用不同种类的消音装置12相配合，以达到特定频域、特定音量的消音，允许使用者无需再采购多种不同型号、种类、规格的消音器，仅用一个设备便可以应对大多数工况，带来很好的经济效益。
[0058]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
[0059]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。