CN102298924A - 一种吸声结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用阻尼和共振实现吸声的吸声结构。该吸声结构通过在实体内留出管子而得到。管子在实体可以任意排布。管子可以两端都开口于实体表面，可以只有一端开口于实体表面，也可以两端都不开口于实体表面。实体所含的全部管子中必须含有开口于实体表面上的管子。管子可以是方管、圆管，也可以具有其他形状的横截面。管子也可以是变截面的。同一实体内可以含有多种具有不同形状的管子。可以用穿孔板和无孔挡板将该吸声结构密封起来，并且保持管子在实体表面上的开口能够与穿孔板上的孔洞中心对齐。

Description

一种吸声结构

技术领域

本发明涉及一种吸声结构，具体来说涉及一种利用阻尼和共振实现吸声的吸声结构。

背景技术

吸声技术在噪声控制方面有广泛应用。目前常用的吸声结构有多孔吸声材料的吸声结构和共振吸声结构等。

常用的多孔纤维吸声材料，比如玻璃棉、石棉等，它们的低频吸声性能不够好，而且这些多孔纤维吸声材料也容易对人体健康产生危害。

常用的共振吸声结构包括单个共振器、薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、狭缝共振吸声结构、穿孔板和微穿孔板共振吸声结构等。这些共振吸声结构的作用原理跟“赫姆霍兹”共振器相似。当入射声波频率和系统的共振频率接近时，空气往复振动时会受到较大的摩擦和阻尼作用，使声能因粘滞损失转变为热能，即使声能大量损耗。这种吸声结构也具有一些显著缺点：频率的选择性强，只在某些特定频段具有较好的吸声性能，而偏离这些频段后吸声效果则明显变差。而且这些常用共振吸声结构在用于吸收中、低频噪声时，往往需要很大的背腔体积。这就限制这些常用吸声结构在中、低频噪声吸声降噪方面的应用。

发明内容

本发明就是针对现有吸声结构的不足提出的，目的是提出一种能够较好的吸收中、低频噪声，易于生产加工，且能够适合于在实际噪声控制工程中大量应用的吸声结构。

本发明的具体技术方案如下。

本发明所提出的吸声结构的立体结构示意图如图1所示。图2为该吸声结构的剖面结构示意图。该吸声结构通过在实体1内留出管子2而得到。管子2在实体1内的可以任意排布。管子2可以两端都开口于实体表面，可以只有一端开口于实体表面，也可以两端都不开口于实体表面。实体1所含的全部管子2中必须含有开口于实体1表面上的管子2。管子2可以是方管、圆管，也可以具有其他形状的横截面。管子2也可以是变截面的。同一实体1内可以含有多种具有不同形状的管子2。

本发明所提出的吸声结构的外轮廓可以是任意形状的。

本发明所提出的吸声结构的外轮廓可以是正方体、长方体、球体、椭球体、半球体。

本发明所提出的吸声结构中，其中所述的实体1可以由弹性材料构成，所述弹性材料是指橡胶、硅胶、乳胶、塑料。

本发明所提出的吸声结构中，其中所述的实体1可以由硬性材料、泡沫材料或多孔纤维材料构成；所述硬性材料、泡沫材料及多孔纤维材料是指钢铁、木材、玻璃、有机玻璃、陶瓷、石膏、水泥、海绵、泡沫铝、金属纤维。

本发明所提出的吸声结构中，所述的管子2可以由横向管子和纵向管子交错而成，全部横向管子与纵向管子相连通，部分纵向管子不与横向管子相连通。

本发明所提出的吸声结构中，所述的管子2的横截面积可以为任意合适的数值。

本发明所提出的吸声结构中，所述的管子2内可以充满吸声材料或者粘滞性液体，所填充的吸声材料为玻璃棉、石棉、聚氨酯海绵、金属纤维等。

本发明所提出的吸声结构中，所述的管子2内可以充满粘滞性液体，所填充的粘滞性液体可以为各种油类等。

将管子所占空间占全部隔声结构体积(等于管子所占空间加上实体材料所占的空间)称为孔隙率。本发明所提出的吸声结构的孔隙率可以为大于0小于100％的任意数值。

本发明所提出的吸声结构的孔隙率可以在10％～75％之间。

本发明所提出的吸声结构中，所述管子2可以为圆管或者方管；管子2的横截面积为0.1～1200平方毫米；所述吸声结构的孔隙率可以在10％～75％之间。

本发明所提出的吸声结构中，所述的管子2可以为圆管，且管子的直径为3.2毫米。管子2由横向管子和纵向管子交错而成，全部横向管子与纵向管子相连通，部分纵向管子不与横向管子相连通。所有管子2全都两端开口于实体1表面。该吸声结构的孔隙率可以等于60％。所有管子2中都填装满容重为48千克每立方米的玻璃棉。

本发明所提出的吸声结构中，所述实体1可以由泡沫铝构成；管子(2)内填充满金属纤维；所填充的金属纤维可以由不锈钢材料或者铁络铝合金材料构成的，金属纤维的孔隙率在90％～99％之间，金属纤维的纤维直径在6μm～50μm之间。

本发明所提出的吸声结构可以在与噪声接触的一个侧面覆盖穿孔板(包括普通穿孔板和微穿孔板)，在其余侧面用底板和侧板进行密封。其中，底板和侧板都是没有穿孔的无孔挡板。这样所得到的加板后吸声结构的示意图如图3所示。图4是加板后吸声结构的剖面示意图。该加板后吸声结构中，带有管子2的实体1被穿孔板3、底板4和侧板5密封在里面。而且，管子2在实体1表面上的开口能够与穿孔板3上的孔洞中心对齐。

本发明所提出的加板后吸声结构中，穿孔板3可以只覆盖吸声结构(由实体1和管子2构成)的一个面，也可以覆盖多个面。吸声结构(由实体1和管子2构成)上没有被穿孔板3覆盖的面可以全部被无孔挡板覆盖，也可以只有部分区域被无孔挡板覆盖。

本发明所提出的加板后吸声结构中，穿孔板3的开孔面积可以等于与之对齐的管子2的各个开口的面积，也可以不等于与之对齐的管子2的各个开口的面积。

本发明所提出的加板后吸声结构中，穿孔板3可以由任意适用的材料构成，例如由钢铁、玻璃、木板、塑料、石膏、树脂、混凝土等材料制成。

本发明所提出的加板后吸声结构中，无孔挡板(包括底板4和侧板5)的厚度可以为任意适用的数值。

本发明所提出的加板后吸声结构中，无孔挡板(包括底板4和侧板5)的厚度可以为0.2～50毫米。

本发明所提出的加板后吸声结构中，无孔挡板(包括底板4和侧板5)可以由任意适用的材料构成，例如由钢铁、玻璃、木板、塑料、石膏、树脂、混凝土等材料制成。

本发明所提出的加板后吸声结构中，吸声结构的外轮廓可以为长方体或正方体；吸声结构被穿孔板3、底板4和侧板5密封在里面；管子2在实体1表面上的开口能够与穿孔板3上的孔洞中心对齐；穿孔板3的开孔面积不大于与之对齐的管子2的各个开口的面积；穿孔板3、底板4和侧板5的厚度可以为0.2～10毫米；穿孔板3、底板4和侧板5由钢铁、玻璃、木板、塑料、石膏、树脂或混凝土构成。

本发明所提出的加板后吸声结构可以简化为图5所示的结构。在图5中，由实体1和管子2构成。在某些面(计划用穿孔板覆盖的面，如图3和图4中覆盖有穿孔板的面)上，管子2为开口状态；而在其余面(计划用无孔挡板覆盖的面，如图3和图4中覆盖有无孔挡板的面)上，管子2的所有开口都被封堵。

本发明所提出的将某些面的管子开口封堵后的吸声结构(如图5所示)可以具有任意适用的形状，如正方体、长方体、球体、椭球体、半球体等。

本发明所提出的吸声结构可以利用共振和粘滞作用有效吸收噪声，能够较好的吸收中、低频噪声，易于生产加工，且能够适合于在实际噪声控制工程中大量应用。当本发明中所提出的吸声结构中含有多种形状、不同规格的管子2时，该吸声结构还具有吸声频带宽的特点。

附图说明

图1为吸声结构的立体结构示意图；

图2为吸声结构的剖面示意图；

图3为加板后吸声结构的立体结构示意图；

图4为加板后吸声结构的剖面示意图；

图5为将某些面的管子开口封堵后的吸声结构的剖面示意图；

图面说明如下(图1至图5)：

1-实体；2-管子；3-穿孔板；4-底板；5-侧板。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行补充说明。

实施例1：

参照图1。实体1由橡胶构成。实体1内含有管子2。管子2由横向的方管和圆管，以及纵向的圆管构成。各管子2都与实体1的各个面平行或者垂直。各条管子2都贯穿整个实体1。所有的管子2均两端开口。每条横向的圆管至少和一条横向的方管相交。纵向的圆管至少和一条横向的管子(横向圆管或者横向方管)相交。横向圆管的横截面直径为1～3毫米；横向方管的横截面边长为2～5毫米；纵向圆管的横截面直径为4～8毫米。各管之间的间距可以根据需要进行调节，使本吸声结构的孔隙率为50％～80％。

本实例所提出的吸声结构是本发明的所提吸声结构的一种比较简单的应用实例。本实例所提出的吸声结构可以通过在橡胶块上切割出各条管子2来制成，也可以通过向模具中浇铸橡胶而铸造生成，还可以通过其他任意适用的方式制成。

将本实例所提出的吸声结构放在噪声环境中，可以有效吸收噪声，尤其对中、低频噪声有较好的吸收效果。

本实施例所提出的吸声结构可以用穿孔板和无孔挡板封闭起来，从而构成图3所示的加板后吸声结构。带有管子2的实体1的上表面覆盖穿孔板3、其余表面分别被底板4或侧板5覆盖。而且，管子2的开口能够与穿孔板3上的孔洞中心对齐。穿孔板3上的穿孔大小等于与之对齐的管子2开口的大小。底板4和侧板5都是无孔挡板。穿孔板3、底板4和侧板5都是由厚度为1.2毫米的钢板构成。

采用加板后吸声结构来实现吸声降噪时，需要使穿孔板3与噪声场接触。加板有助于提高吸声结构对中、低频声的吸收效果。

实施例2：

参照图5。实体1由橡胶构成。实体1内含有管子2。管子2在实体1内的可以任意排布。管子2可以两端都开口于实体表面，可以只有一端开口于实体表面。管子2可以是方管、圆管，也可以具有其他形状的横截面。管子2也可以是变截面的。同一实体1内可以含有多种具有不同形状的管子2。然后，使所有的管子2在某一表面(比如上表面)上的开口保持开放状态，而在其余表面(比如除上表面外的所有面)上的开口被密封堵塞。用于密封堵塞管子2开口的材料可以是与构成实体1相同的材料，也可以是树脂、塑料、密封胶、发泡胶等适用的材料。管子2内部充满吸声材料，所填充的吸声材料为玻璃棉、石棉、聚氨酯海绵、金属纤维等(例如，可以填充容重为48千克每立方米的玻璃棉)。

将本实例所提出的吸声结构放在噪声环境中，并使带有管子2开口的表面(比如上表面)与噪声接触，不但可以很好的吸收高频噪声，而且对中、低频噪声有较好的吸收效果。

实施例3：

参照图4。实体1由橡胶或者多孔泡沫构成。实体1内含有管子2。管子2在实体1内的可以任意排布。管子2可以两端都开口于实体表面，可以只有一端开口于实体表面。管子2可以是方管、圆管，也可以具有其他形状的横截面。管子2也可以是变截面的。同一实体1内可以含有多种具有不同形状的管子2。在管子2内部填充满玻璃棉。带有管子2的实体1的外轮廓为长方体。带有管子2的实体1的上表面覆盖穿孔板3、其余表面分别被底板4或侧板5覆盖。而且，管子2的开口能够与穿孔板3上的孔洞中心对齐。穿孔板3上的穿孔大小等于与之对齐的管子2开口的大小。底板4和侧板5都是无孔挡板。穿孔板3、底板4和侧板5都是由一定厚度的复合木板构成，例如，复合木板的厚度可以6毫米或1厘米。

本实施例所提出的加板后吸声结构具有制造简单、成本低廉的特点，同时又具有良好的吸声性能。

实施例4：

参照图2。实体1由泡沫铝构成。实体1内含有管子2。管子2在实体1内的可以任意排布。管子2可以两端都开口于实体表面，可以只有一端开口于实体表面。管子2可以是方管、圆管，也可以具有其他形状的横截面。管子2也可以是变截面的。同一实体1内可以含有多种具有不同形状的管子2。在管子2内部填充满金属纤维。管子2中所填充的金属纤维是由不锈钢材料或者铁络铝合金材料构成的，其孔隙率在90％～99％之间，其纤维直径在6μm～50μm之间。

本实例所提出的吸声结构具有高强度、耐高温的特点，可以适用于一些恶劣环境条件。本实例所提出的吸声结构不但可以很好的吸收高频噪声，而且对中、低频噪声有较好的吸收效果。

当然，本发明还可以有其他多种实例，在不背离本发明的精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所属的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种吸声结构，其特征在于：该吸声结构通过在实体(1)内留出管子(2)而得到；管子(2)在实体(1)内的可以任意排布；管子(2)可以两端都开口于实体表面，可以只有一端开口于实体表面，也可以两端都不开口于实体表面；实体(1)所含的全部管子(2)中必须含有开口于实体(1)表面上的管子(2)；管子(2)可以是方管、圆管，也可以具有其他形状的横截面；管子(2)也可以是变截面的；同一实体(1)内可以含有多种具有不同形状的管子(2)。

2.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述实体(1)由弹性材料构成，所述弹性材料是指橡胶、硅胶、乳胶、塑料。

3.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述实体(1)由硬性材料、泡沫材料或多孔纤维材料构成；所述硬性材料、泡沫材料及多孔纤维材料是指钢铁、木材、玻璃、有机玻璃、陶瓷、石膏、水泥、海绵、泡沫铝、金属纤维。

4.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述的管子(2)内充满吸声材料或者粘滞性液体；所填充的吸声材料为玻璃棉、石棉、聚氨酯海绵或金属纤维。

5.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述管子(2)为圆管或者方管；管子(2)的横截面积为0.1～1200平方毫米；所述吸声结构的孔隙率可以在10％～75％之间。

6.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述管子(2)为圆管，且管子的直径为3.2毫米；管子(2)由横向管子和纵向管子交错而成，全部横向管子与纵向管子相连通，部分纵向管子不与横向管子相连通；所有管子(2)全都两端开口于实体(1)表面；所述吸声结构的孔隙率等于60％；所有管子(2)中都填装满容重为48千克每立方米的玻璃棉。

7.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述实体(1)由泡沫铝构成；管子(2)内填充满金属纤维；所填充的金属纤维是由不锈钢材料或者铁络铝合金材料构成的，金属纤维的孔隙率在90％～99％之间，金属纤维的纤维直径在6μm～50μm之间。

8.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述吸声结构与噪声接触的一个侧面覆盖穿孔板(3)，在其余侧面用底板(4)和侧板(5)进行密封；其中，底板和侧板都是没有穿孔的无孔挡板；管子(2)在实体(1)表面上的开口能够与穿孔板(3)上的孔洞中心对齐。

9.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述吸声结构的外轮廓为长方体或正方体；所述吸声结构被穿孔板(3)、底板(4)和侧板(5)密封在里面；管子(2)在实体(1)表面上的开口能够与穿孔板(3)上的孔洞中心对齐；穿孔板(3)的开孔面积不大于与之对齐的管子(2)的各个开口的面积；穿孔板(3)、底板(4)和侧板(5)的厚度为0.2～10毫米；穿孔板(3)、底板(4)和侧板(5)由钢铁、玻璃、木板、塑料、石膏、树脂或混凝土构成。

10.如权利要求1所述的吸声结构，其特征在于：所述管子(2)只在某些面上保持开口状态，而在其他面上的开口都被密封堵塞。

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