[发明专利]供有限间距的气动装置使用的具有隔音材料的消音器

说明书

技术背景

本发明涉及一种用于削弱由气动装置产生的噪音的消音器。尤其涉及一种与仅具有用于安置消音器的有限空间的气动装置一起使用的尺寸减小的消音器。

许多不同种类的装置是由气动控制和/或驱动的。这种装置包括加工设备，它结合了一个或多个气动阀组，气动机器人的应用、气动测试设备、手持式工具、泵等等。基本上，利用加压流体、标准状态的空气的流动启动或操作使如一连接臂的机械装置，从而得到所需的输出。根据特定的用途，通常结合一个或多个气动阀，使加压的空气引向装置内所需的位置，也可引导空气通过一排出孔使其释放。由于空气被加压和而排出孔相对较小，故排出的空气通常以很高的速度运动。当高速的空气流入相对静止的空气中，空气流变成紊流。与此时紊流的空气流相联系的涡流产生压力波动，从而导致了排出噪音。

根据特定的用途，排出噪音会上升到无法接受的水平，可能引发由噪音引起的听力丧失。作为一参考点，美国国家标准对连续8小时以上处于噪音级超过85分贝(dB)的个人提出需要听力保护。国际标准对连续8小时以上噪音级超过80分贝(dB)的提出需要听力保护。值得注意的是，排出噪音低于80dB或间歇的噪音级大于80dB同样可能造成刺激和伤害。

有各种各样的技术可用来减小由气动设备产生的排出噪音的影响。例如对靠近该设备工作的个人可以带听力保护装置。遗憾的是，操作者可能遗忘配带听力保护装置，或由于感觉不方便而放弃使用听力保护装置。另外，其它没有配带听力保护装置的邻近的工人或访客将受到同样的与噪音有关的困扰。或者，在该设备的周围可以放置一声降或隔音围墙。然而，在许多场合中，从成本的观点以及由于外部的障碍物可能妨碍设备正常的操作这两方面考虑，这种手段是不适用的。第三，实践中常用的手段是将一消音器或一消声器与一排出孔相连。

一般而言，与气动装置相关的消音器通过对气流设置一障碍、吸收声波或两者相结合来削弱噪音。对于大多数的商业应用，一典型的消音器包括一圆柱体外壳，它被设计用于安装至排出孔。外壳形成一个或多个内腔，通过内腔引导来自排出孔的空气。另外，通常在外壳内设置有气流障碍和/或声音吸收插入物。最后，外壳将形成一个或多个气流通道或孔，通过这些通道或孔空气从消音器中释放(或排出)。许多种类的材料可以用作插入物，其范围从金属和织物到陶瓷复合材料。例如从明尼苏达州、圣保罗市的Minnesota Mining &Manufacturing公司可获得各种气动消音器产品，其中的产品使用了可替换的声音障碍插入物。

不管具体的结构怎样，在评估气动消音器的性能时必须考虑两个重要的参数。第一，消音器必须将排出的噪音限制在一可接受的程度。另外，须考虑到由消音器产生的任何背压。简而言之，整个系统压力的一部分需用来推动某一气流通过消音器。该压力称为消音器的背压。根据特定的应用以及背压的大小，气动装置的整体性能会大大削弱。

如人们熟知的，噪音的削弱与背压的最小化是反向相关的。也就是说，特定的气动消音器的降噪特征可通过结合附加的或密度更高的插入材料来提高。然而，附加的材料或材料密度可能会增加背压，因此降低了消音器的效率。根据这种相关性，噪音的削弱及背压可以通过将消音器的外壳及相关的插入材料设计得相对较大而优化。例如，大多数可购得气动消音器的长度在4-8英寸(102mm-2C3mm)的范围中，而外径在1.5-4英寸(38mm-102mm)的范围中。

带有上述尺寸特征的气动消音器已被证明在用最小的背压削弱气动排出的噪音方面是非常有效的。然而遗憾的是，某些气动装置的应用未能提供足够的消音器的容积。例如，某类处理设备(例如一信件分类装置)包括结合了大量气动阀(以及排出孔)的一阀组，且气动阀相互间靠得很近。这些阀排出孔具有的中心至中心的间隔时常小于1.5英寸(38mm)。显然，由于这些有限制的间距不可能并排安装两台消音器，上述“标准”的消音器的尺寸限制了它们的使用。另外，消音器的外壳相对较长而从气动装置延伸出一明显的距离处，操作者不经意地接触以及可能的断裂或对消音器的损坏变得愈加常见。