CN105691591A - 用于隔音板的阻隔层的制造方法，以及相应的隔音板 - Google Patents
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Abstract
本公开内容涉及一种用于隔音板的阻隔层(6)的制造方法以及使用该制造方法制造的隔音板。所述方法包括以下步骤：制造包含在其表面上分布的孔(621、622、623)的壁(61)以使该壁具有透气性，以及在所述壁的一个面上沉积直径介于0.05μm与5μm之间的颗粒，直至在该面上形成厚度介于0.02mm与0.5mm之间的涂层(63)，以部分地阻塞孔(621、622、623)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于隔音板的阻隔层的制造方法。本发明还涉及一种隔音板，特别是用于飞行器制造的隔音板。
背景技术
隔音板的目的在于吸收并减弱其接收到的声波。在已知的各种类型的板之中，通常称作夹芯板的板包含多个层。称为“阻隔层”的第一层由透气材料构成并构成板的外表面。构成板的芯的第二层由多孔材料构成，例如“蜂巢”结构的材料。第三层构成全反射层。优选地，板芯中的每个小室一端被第一层关闭，另一端被第三层关闭。
在这种常见的夹芯板型隔音板布置中，阻隔层起到消耗的作用。当声波穿过阻隔层的时候，产生粘滞效应，该粘滞效应将声能转化为热能。板芯中的小室的尺寸与待衰减的声波波长相匹配。由于这些小室在与板外表面相对的一端被构成全反射层的第三层关闭，因此这些小室构成具有削弱声波的效果的四分之一波长谐振器。
这种夹芯板型隔音板例如在文件FR2815900中进行了描述。
为确保隔音板具有令人满意的效果，阻隔层的透气水平必须被调整得尽可能地精确，以便使得声波的摩擦消耗能够针对声级及针对在这个表面上流动的流体速度而被优化。另外，在这个阻隔层中产生其透气性的孔隙，必须尽可能地分散在阻隔层的表面上，以均匀地供给隔音板的芯的各种小室。
在某些隔音板中，阻隔层是由穿孔的金属板或复合板构成的。这些板的性能的改进受限于可在板中钻出的孔的最小尺寸。具体地，以传统的钻孔技术，很难做到钻孔直径小于1mm，或者以高级钻孔技术，很难做到钻孔直径小于0.3mm。此外，与它们的直径相比，这种小直径孔的尺寸公差较大，这意味着钻有直径过小的孔的板的透气水平无法精确调整。
在其他板中，阻隔层由多微孔层构成，该多微孔层例如包括由纤维组成的多孔织物。在这种板中，阻隔层的透气水平同样无法高精度被调整。具体地，在其制造期间，可以仅以低精度来选择这种多微孔层的透气水平。此外，在隔音板的制造期间，多微孔层被固定在一个构造中，在该构造中，多微孔层以或大或小的程度被拉伸，从而有可能修改它们的透气水平。
因此，需要一种包括阻隔层的隔音板，该阻隔层包含在阻隔层表面分布得更好的孔，并且提供调整得非常精确的透气水平。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的缺陷。特别地，它的目的在于提供一种用于隔音板的制造方法，其中阻隔层的透气性在阻隔层表面分布得更好，并且可以被调整得非常精确。
以上目的，以及将在下文变得更加清晰明显的其他目的，是通过一种用于隔音板的阻隔层的制造方法而达到的，该方法包括以下步骤：
–制造包含在其表面上分布的孔的壁，以使其具有透气性；和
–在所述壁的一个面上沉积直径在0.05μm至5μm之间的颗粒，直至在该面上形成厚度在0.02mm至0.5mm之间的涂层，以部分地阻塞所述孔。
这种方法通过部分地阻塞阻隔层的孔而使得该阻隔层的透气性能够被修改。另外，鉴于孔的阻塞是利用非常细小的颗粒来实现的，因此这使得能够将阻隔层的透气程度调整的非常精确。
根据一个优选的实施方式，壁是采用其中钻有多个孔的板来制造的。
根据另一个优选的实施方式，壁包括至少一个织物层。
优选地，颗粒通过至少一个等离子焰炬来被沉积，该至少一个等离子焰炬将等离子束中的颗粒喷涂在所述面上。
有利地，一个或多个等离子焰炬以至少两个连续颗粒层而将颗粒喷涂在所述面上，等离子束相对于所述壁的定向对于喷涂每个颗粒层来说是不同的。
优选地，在制造透气性壁的步骤与沉积颗粒的步骤之间，所述制造方法包括：
–测量透气性壁的透气程度的步骤；和
–确定为获得预设的透气程度而要施加的涂层的特性的步骤。
本发明还涉及一种隔音板，该隔音板包括芯，在该芯中形成有小室，以及涉及一种覆盖芯和阻塞至少一些小室的透气性阻隔层，其中，阻隔层依据上文描述的方法来制造。
附图说明
参考附图，通过阅读以下仅作为示例且参考附图给出的描述，本发明的其他特征及优点将变得明显，其中：
–图1是夹芯板型隔音板的示意性截面图，该隔音板包含用钻孔板构成的外部阻隔层；
–图2是夹芯板型隔音板的示意性截面图，该隔音板包含用织物构成的外部阻隔层；
–图3是在图1中的隔音板中实现的外部阻隔层的详细截面图；
–图4是在图2中的隔音板中实现的外部阻隔层的详细截面图；
–图5示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的制造方法的、制造图3中的外部阻隔层的步骤；
–图6示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的制造方法的、制造图3中的外部阻隔层的步骤；和
–图7示出了根据本发明的一个实施方式的制造方法中的、用于制造隔音板的外部阻隔层的多个连续步骤。
具体实施方式
图1通过截面图示意性地展示了夹芯板型的隔音板1。通常，这种板包括：
–第一阻隔层6，其由钻有多个孔的板构成，且构成板1的外表面；
–第二层3，其构成隔音板1的芯，该层由多孔材料构成，例如具有“蜂窝”结构的材料(图1中仅示出了分隔开第二层中形成的小室31、32、33、34的分隔结构)；和
–第三层4，其构成全反射层。
板的第二层3中的每个小室31、32、33、34在其一端被第一层6关闭，在另一端被第三层4关闭。
图3是根据本发明的一个实施方式的、在隔音板1中实现的的外部阻隔层6的示意性详细截面图。在此图中，阻隔层6的外面依据惯例是指它朝上的一面。
这一阻隔层6是基于板61的，板61可以例如用金属或复合材料制成，其上钻有多个孔62。
这些孔可以利用钻孔装置钻成，从而得到直径约为1至1.5mm的孔。它们也可以通过已知的喷砂钻孔、喷水钻孔、激光钻孔方式获得，从而得到直径约为0.3至0.8mm的孔。在另一可能的实施方式中，这些孔可以是椭圆形的狭缝，该狭缝的宽度大于或等于0.2mm且长度大于或等于0.5mm。在图中所示的实施方式中，孔62呈圆形且被钻于板61上，孔的直径D为约0.8mm。
阻隔层6的透气水平是由孔的面积与包含这些孔的板的面积之比而给出的。因此，这一透气水平取决于孔的数量和孔的截面(对于圆孔来说是其直径)。为实现本发明，板被刻意钻以这样的孔：孔的数量和直径致使透气水平高于阻隔层6所寻求的透气水平。
如图3所示，阻隔层6的外面在已经钻孔62后被覆盖以涂层63。涂层63也会覆盖孔的圆柱体的一部分表面，从而将这些孔的有效直径缩小至比孔的原钻孔直径D更小的直径d。
作为示例，在所展示的实施方式中，包围孔62的涂层63在圆柱体表面顶部的厚度e为0.25mm。如果孔62的原钻孔直径D为0.8mm，则孔62在被施加涂层63后的有效直径d等于0.3mm，该有效直径d可使用公式d＝D-2×e计算。
因此有可能使每个孔的尺寸大幅缩小，并且因而与施加涂层63之前的板61的透气水平相比，阻隔层6的透气水平降低。
涂层63的使用因而使得包括大量具有小直径d的孔63的阻隔层6能够由包括大直径D钻孔的板61来制造，大直径D钻孔的板61比小直径d的钻孔更易于生产。因此，可以容易地生产具有给定透气水平的阻隔层6，从而以比现有技术更多的孔且孔直径比现有技术更小来获得这个透气性因此，与现有技术解决方案相比，可以生产使得板芯的各种小室能够被更均匀地供应的阻隔层6。此外，沉积涂层的厚度可以精确地调整，从而使得阻隔层6的透气性能够被精确调整。
图3展示了由包含基本为圆柱形的孔的板所形成的阻隔层6。然而在其他的实施方式中，利用包含不同形状的孔的阻隔层来实现所提出的技术方案也是可能的，其中不同性质的孔例如是椭圆形截面的孔或圆锥形孔。
图2是根据另一实施方式的夹芯板型隔音板2的示意性截面图。一般，这种隔音板2包括：
–第一阻隔层7，其由金属织物构成，且构成板2的外表面；
–第二层3，其构成隔音板2的芯，该层由多孔的材料构成，例如具有“蜂巢”结构的材料(图1中仅仅展示了在第二层中形成的分隔小室31、32、33、34的分隔结构)；和
–第三层4，其构成全反射层。
板的第二层3中的每个小室31、32、33、34，在其一端被第一层7关闭，而在其另一端被第三层4关闭。
图4是根据本发明的一个实施方式的、在隔音板2中实现的外部阻隔层7的示意性详细截面图。在此图中，阻隔层7的外面根据惯例是指它朝上的一面。
该阻隔层7可以包括一层或更多层织物，例如金属纤维织物或者包含金属或非金属纤维的无纺织物材料。在所示的实施方式中，阻隔层是由采用多条金属丝构成的织物71所构成的。金属丝之间的空间构成了空气的通道，这使织物71产生透气性。为实现本发明，所使用的织物71被选择成具有比针对阻隔层7所寻求的透气水平更高的透气水平。
如图4所示，阻隔层7的外面覆盖有涂层73。覆盖了构成织物71的丝的涂层73具有使允许空气通过织物71的空间大小减小的效应。因此，相较于在施加涂层73之前的织物71的透气水平而言，可以使阻隔层7的透气水平降低。从而，通过精确调整沉积涂层的厚度，可以执行对阻隔层7的透气性的精确调整。
图1和图2中所示的隔音板仅仅是应用了本发明的示例性隔音板。具体地，本发明也可应用于其中多孔阻隔层阻塞小室或小洞的任何其他隔音板。这样，与所描述的相似的涂层可以应用于现有技术中已知的其他类型的阻隔层，特别是由刚性结构和一层或更多层织物或无纺织物的组合所构成的阻隔层，所述刚性结构例如是栅格或钻孔的板。
在所示的实施方式中，施加于阻隔层外表面的涂层63或涂层73是由细小的颗粒构成的，其平均直径在0.05μm至5μm之间，该颗粒被喷射或沉积在由钻孔板或织物构成的壁的外表面上，从而形成平均厚度在0.02mm至0.5mm之间的涂层。
优选地，这些颗粒至少部分地在不平行于壁中的孔的轴线的方向被喷涂，以便涂料被喷涂在围成这些孔的表面上，且因而减小孔的大小。
使用细小的颗粒来形成涂层，可以使该涂层的厚度被调整得非常精确。具体地，鉴于颗粒的大小远远小于涂层的厚度，这就需要大量喷涂以得到最终的涂层。涂层因而是逐渐获得的，这使其厚度能够被非常严格地控制。
优选地，所使用的颗粒是矿物、陶瓷和/或金属颗粒。使用这样的颗粒使得能够制造有效抵抗腐蚀的阻隔层，腐蚀可能导致现有技术中的隔音板的损坏，尤其是它们被安装在飞行器机身时。本发明因而允许将飞行器中最易受腐蚀的那些区域配备以隔音板，这在以前是不可能的，从而可以提高飞行器的总隔音性能。
图5示出了根据本发明的第一可能实施方式的、将构成涂层63的颗粒喷涂在钻有孔621、622、623的板61上的步骤。
在该实施方式中，涂层是由多个等离子焰炬81、82、83喷涂在板61上的，其中每个焰炬分别将颗粒的定向射流810、820和830喷向板61的外表面。
这些焰炬81、82、83中的每一个可以例如是构成大气等离子束的等离子焰炬，该大气等离子束是由其中包含待喷涂颗粒的电离气体构成的。在等离子束中，这些颗粒被加热至融化，并且被喷涂到板上。在某些情况下，特别是由于加热，这些颗粒也可能在等离子束中经历化学变化。在与板表面接触的情况下，颗粒在其上凝固以构成涂层。
根据一个优选的实施方式，为制造涂层所实现的颗粒被事先分散在液体中，以便形成本身被加入等离子焰炬的喷射束中的溶胶凝胶类混合物。对这种溶胶凝胶方法的使用使得能够针对待喷涂的颗粒而得到良好的颗粒大小分布。
构成这种包含细小颗粒的溶胶凝胶类混合物，以及将该溶胶凝胶类混合物引入等离子束中以使得颗粒能够被喷涂到基板上从而在该基板上形成一层薄的涂层，特别在文件WO2006/043006及文件WO2007/122256中进行了描述。
在图5所示的实施方式中，三个等离子焰炬81、82、83每个都在喷涂用于形成涂层的颗粒时从左至右移动。每个焰炬因而在表面上单独沉积一层颗粒。这样，图5展示了由焰炬81在板61的朝外的表面上且在围成孔621和622的表面的一部分上沉积的第一层颗粒631，由焰炬82在第一层颗粒631上且在围成孔621和622的表面的另一部分上沉积的第二层颗粒632，以及由焰炬83在第二层颗粒632上且在对围成孔621的表面的另一部分上沉积的第三层颗粒633。
如图5所示，焰炬81、82、83每个都在与孔621、622、623成不同角度的方向喷涂其颗粒。因而，各种焰炬使得能够在围成孔621、622和623的表面的不同部分上构成涂层。当然，本发明可以利用与图5所示相比数量更多的焰炬来实现。本发明也可以利用单个焰炬来实现，该单个焰炬以不同的倾斜度多次经过板61的每一点。一个或多个焰炬的移动优选地由机器人控制，该机器人移动一个或多个焰炬以便以不同的喷涂角度在板61的每一点上执行一定数目的颗粒喷涂操作。
因此，沉积于板61上的涂层由大量的连续层构成，优选地大于十层。鉴于精确设置在每一层中沉积的颗粒数量成为可能，因此可以通过调整层的数量来生产具有十分精确的厚度的涂层。因而，孔621、622、623的阻塞程度也可以被精确地选择，特别是通过选择沉积颗粒的层数以及沉积每一层颗粒的焰炬的倾斜角度。
图6示出了根据本发明的另一可能实施方式的、在钻有孔621、622、623的板61上喷涂颗粒形成涂层的步骤。
根据本实施方式，颗粒由焰炬84喷涂，该焰炬将用于构成涂层的颗粒非定向地分散。这个焰炬可以是与图5的实施方式中所描述的相同类型的等离子焰炬，但其被配置成使得等离子束840以一个更大的扩散角被发射。
焰炬84从左至右移动，且涂层随着它的经过而形成。在该实施方式中，涂层的厚度可以通过选择焰炬84移动的速度来精确设置。
应当指出，将颗粒沉积以形成涂层的步骤可以利用与在等离子束中喷涂颗粒不同的方法来被执行。因而，可以使用现有技术中已知的、沉积这种大小的微细颗粒的其他方法，例如气相颗粒沉积。
图7示意性地示出了根据本发明的一个特定实施方式的、用于隔音板的阻隔层的制造方法的步骤。该制造方法包括如下步骤：
–“制造”的步骤91，其制造透气的壁；
–“测量”的步骤92，其测量透气壁的透气程度；
–“计算”的步骤93，其确定为得到预先设定的透气程度而要施加的涂层的特性；和
–“沉积”的步骤94，其将颗粒沉积在透气壁的要朝向外侧的那一面上，直到在该面上构成具有在前一步骤中设定的特性的涂层。
制造透气壁的步骤91可以例如通过利用已知的方法对金属或复合板钻孔或通过制造织物层来被执行。
测量透气壁的透气程度的步骤92可以通过测量由该壁在气流中产生的水头损失来被执行。这一步骤可以利用本领域技术人员已知的常用测量装置来被执行。
确定要施加的涂层的特性的步骤93可以通过计算透气壁的透气程度与阻隔层的预期透气程度之间的差异以及通过利用图表来确定涂层特性来被执行，该涂层特性允许壁中的孔的截面减小到足以获得预期的透气程度。该图表可以预先通过一系列尝试而得出，这些尝试旨在测量具有不同厚度及特性的涂层程度的效果。另外，该图表可以整合到计算机程序中，以便使得确定涂层特性的步骤能够由计算机来执行。
沉积颗粒直至构成涂层的步骤94，可以根据本申请中所描述的其中一个实施方式来被执行，涂层的特性特别通过沉积颗粒的层数、焰炬的前进速率、焰炬的倾斜程度等来确定。
Claims (9)
1.一种用于隔音板(1、2)的阻隔层(6、7)的制造方法，包括以下步骤：
-制造(91)包含在其表面上分布的孔的壁，以使该壁具有透气性；和
-在所述壁的一个面上沉积(94)直径在0.05μm至5μm之间的颗粒，直到在所述面上形成厚度在0.02mm至0.5mm之间的涂层(63、73)，以部分地阻塞所述孔。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述壁是由其中钻有多个孔(62、621、622、623)的板(61)来制造的。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述壁包括至少一个织物层或无纺织物层(71)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的制造方法，其特征在于，所述颗粒是通过至少一个等离子焰炬(81、82、83、84)来被沉积的，所述至少一个等离子焰炬在等离子束(810、820、830、840)中将所述颗粒喷涂至所述面上。
5.根据权利要求4中所述的制造方法，其特征在于，所述等离子焰炬(81、82、83)以至少两个连续的颗粒层(631、632、633、…)而将所述颗粒喷涂到所述面上，所述等离子束(810、820、830)相对于所述壁的定向对于喷涂所述颗粒层中的每一个都是不同的。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的制造方法，其特征在于，在制造透气壁的所述步骤(91)与沉积颗粒的所述步骤(94)之间，所述方法包括：
-测量所述透气壁的透气程度的步骤(92)；和
-确定为获得预设的透气程度而要施加的涂层的特性的步骤(93)。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，在制造透气壁的所述步骤(91)与沉积颗粒的所述步骤(94)之间，所述方法包括：
-测量所述透气壁的透气程度的步骤(92)；和
-确定为获得预设的透气程度而要施加的涂层的特性的步骤(93)。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在制造透气壁的所述步骤(91)与沉积颗粒的所述步骤(94)之间，所述方法包括：
-测量所述透气壁的透气程度的步骤(92)；和
-确定为获得预设的透气程度而要施加的涂层的特性的步骤(93)。
9.一种隔音板，包括其中形成有小室(31、32、33)的芯(3)和透气的阻隔层(6、7)，所述阻隔层覆盖所述芯且阻塞所述小室(31、32、33)中的至少一些，其特征在于，所述阻隔层(6、7)是根据权利要求1至8中的任一项所述的方法来制造的。
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