CN110396951B - 一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，包括基座、安装在基座上的立柱、安装在立柱上的吸音组件、加劲肋，联排安装时，一个吸音组件左右两侧各紧邻一个立柱，弹簧件通过相邻两个立柱上的连接部a、吸音组件上的连接部b将吸音组件紧固在相邻两个立柱上；所述吸音组件包括采用吸音材料构成的中空的第一吸音板和采用隔音材料构成的中空的第二隔音板，利用可相对转动的加劲肋、可形变的弹簧作为吸音组件与立柱的紧固件，在遭遇大风时可在超过应力阈值时实现倾斜形态，起到恶劣天气下的自防护，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及降噪屏障技术领域，具体涉及一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障。
背景技术
当前，由于对生活质量要求的逐步提高，噪声污染逐渐成为了生活中亟待解决的重要问题，特别是对于建筑工地、临近轨道交通的居民区而言。当前，比较有效的隔声形式是采用双层墙体，其隔声机理为，当声波入射到第一层墙板时，激起第一层墙板振动，墙板的振动向板间空气层辐射声音，声波在夹层中继续衰减前进，再次激发第二层墙板振动，由第二层墙板向邻室空间辐射声音。由于声波经过多次反射而使声强逐级衰减的缘故，所以除了墙板本身的因素外，还附加了一个较大的空气层衰减，从而使腔体总的隔声量提高。
由于噪声的传播在于整个空间，所以声屏障一般表面积较大在强风天气风载荷达到1-1.4KPa时会经常受损，不仅成本增高、材料浪费，而且可能造成一定危险性；同时，对于临时性的建筑加强、工地建设，可能需要短时拆卸，所以固定式的声屏障并不适用。为了解决以上问题，中国专利 201480003479.2 公开了一种包括降噪声屏障板的降噪声屏障。该声屏障板可以被风力从闭合位置吹至打开位置，使声屏障板通风，以限制施加在声屏障上的风载荷，因此声屏障可以仅由轻质材料制成，这使得声屏障易于建立，甚至可能无需借助重型机械，声屏障板被安装于一根安装杆上，并能沿杆滑动，这使得声屏障板可以被推升至更高的高度，然而，采用这种方法，每块声屏障的面积都比较小，安装浪费时间、人力、物力都比较大，而且容易造成空隙，导致隔声失败，最后，这种方法无法有效的控制风力的阈值。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障装置，基于轻质材料实现道路、小区隔声降噪，保证周围居民的舒适生活环境，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，包括基座、安装在基座上的立柱、安装在立柱上的吸音组件、加劲肋，所述基座主要起整个装置的承托作用，可以采用预制混凝土基座、大重量钢基座、石质基座、也可根据需要采用轻质基座等等，所述立柱用于固定相邻的两个吸音组件，所述加劲肋用于在中间再次固定吸音组件；
所述立柱中部内侧设有用于安装加劲肋的第一安装孔，所述立柱设置连接部a，所述吸音组件设置连接部b，所述吸音组件还包括至少四个弹簧件，可以为四、六个弹簧；联排安装时，一个吸音组件左右两侧各紧邻一个立柱，所述弹簧件通过相邻两个立柱上的连接部a、吸音组件上的连接部b将吸音组件紧固在相邻两个立柱上，所述连接部a、连接部b可采用多种形式，以实现不同环境、不同需求的应用；
所述吸音组件整体为双空心板及其中间的空腔组成，包括第一吸音板、第二隔音板、龙骨、框架，所述第一吸音板和第二隔音板之间设有一空腔，所述空腔填充吸音填料，所述第一吸音板呈中空结构且采用轻质吸音材料构成，所述第二隔音板同样呈中空结构且采用轻质隔音材料构成，其中第一吸音板、第二隔音板、空腔的空隙宽度可根据使用环境具体计算，当声波入射到第一吸音板的前板时，引起墙板的振动进行音波的消耗，同时振动的墙板继续向空气层辐射声音，声波在夹层中持续衰减，同理经过第一吸音板的后板、空腔，当音波到达第二隔音板，由于材质的原因，音波大部分被反射，其回声依次通过空腔、第一吸音板的后板、第一吸音板的内部空腔、第一吸音板的前板，进行吸收和衰减；同时，部分未被反射的音波穿过第二隔音板的前板，再次进行空气夹层的衰减，最终到达第二隔音板的后板，此时，尽管有小分部音波穿透整个吸收屏障，但已经达到隔声标准；
所述空腔中间设有多个起支撑作用的龙骨，所述龙骨的两端分别固定在第一吸音板和第二隔音板上，所述龙骨保证了整体屏障的结构强度；所述空腔的中部还设有一加劲肋承托座，所述加劲肋两端具有与第一安装孔对应的圆形接头，所述加劲肋贯穿加劲肋承托座且通过接头嵌入第一安装孔中，所述接头能相对于第一安装孔转动，这样设计的好处是，当遭遇大风，第一吸音板、第二隔音板正面/背面受到的风力较大时，所述弹簧件产生形变拉长，整体吸音组件会绕着加劲肋向前/向后翻转，以减小受力，避免损坏。
优选地，所述连接部a、连接部b的一种设计形式为：所述连接部a具体是设置在立柱上、下两端的垂直于吸音组件的两个通孔；所述连接部b具体是设置在吸音组件前后的四个端点处的卡口，所述任一弹簧件贯穿立柱的通孔且其两端分别固定在最近的两个卡口上。
优选地，所述连接部a、连接部b的另一种设计形式为：所述连接部a具体是设置在立柱上、下两端的垂直于吸音组件的两个通孔a，所述连接部b是设置在吸音组件四个端点处的与通孔a同向的通孔b，所述弹簧件以贯穿通孔a、通孔b的形式将吸音组件紧固在立柱上。
优选地，所述基座为预制混凝土成型，成本低，强度大，适合户外长期工程的使用，其顶端具有通槽和第二安装孔，所述通槽与立柱的底部相对应，所述第二安装孔用于将立柱安装在基座上，可以采用膨胀螺钉、法兰盘等连接方式。
优选地，所述第一吸音板采用木塑板材，所述木塑板材具有密度低、防水性能好的优点，且一般采用多孔、穿孔木塑板材，以减少音反射；所述第二隔音板采用彩钢板、铝纤维板、聚碳酸酯板的任一种，或其他具有隔音功效的轻质材料,；所述第一吸音板、第二隔音板暴露在外面的一侧涂覆防水涂层、防老化涂层。由于回音吸收屏障需要在户外使用，如果遇到雨水浸泡，过度的水吸收会导致板材吸音、反射音的效果明显降低，所述防水层可以采用涂料、薄膜的形式，所述防老化层主要是防止光照开裂，降低使用寿命。
优选地，所述吸音填料为SiO2纳米微球/重质粒子/NBR-PVC发泡材料，这种填料的好处主要有三个，第一含有无机非金属、金属、塑性体、弹性体多种不同的成分和结构，能覆盖全频率的噪声吸收；第二多种成分构成不同的临界表面，当声音传入不同的界面时，相应的路径、能量损失增加，提高了吸音效果；第三整体为发泡材料，具有轻质、贴合的优点；所述重质粒子为Cu、Fe、W中的任一种；其中，以重量计，SiO2纳米微球添加量为10-15份,重质粒子的添加量5-8份，所述NBR添加量40-50份，所述PVC添加量为40-50份，发泡剂为4-5份，增塑剂 10-20份，其他助剂1-3份。
更优选地，所述吸音填料为SiO2纳米微球/Cu粒子/NBR-PVC发泡材料，其中，SiO2纳米微球添加量为12份,Cu粒子的添加量5份，所述NBR添加量50份，所述PVC添加量为50份，所述增塑剂采用DOP，添加量为15份，所述发泡剂采用AC，添加量为5份；其他助剂包括防老剂RD、润滑剂硬脂酸锌、硫化剂TMTD，添加量分别为1份、0.2份、0.5份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）利用可相对转动的加劲肋、可形变的弹簧作为吸音组件与立柱的紧固件，在遭遇大风时可在超过应力阈值时实现倾斜形态，起到恶劣天气下的自防护，延长使用寿命；（2）整体吸收屏障由吸音部分、隔音部分组成，且包括多个空气空腔，有效利用空气的衰减作用，且隔音所导致的回声可再次进行衰减和吸收，既可以保证了待隔声区域的隔声效果，又可以防止由于声波反射导致的噪音源出噪音加重；（3）整体的吸音部分、隔音部分均采用轻质材料构成，便于运输和安装；（4）吸引屏障的外侧均设有防水、防老化层，增加了整个屏障在户外的耐候性，保证了恶劣环境下吸音效果不受影响；本发明结构简单、成本较低，可以有效吸收噪音以及反射的回音，从而保证了居民的生活环境；（4）采用多成分结构的吸音填料，整体增加了吸音频段和效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的基座俯视图；
图3为本发明实施例1的立柱正视图；
图4为本发明实施例1的立柱侧视图；
图5为本发明实施例1的吸音组件侧视图；
图6为本发明实施例2的吸音组件侧视图；
图7为本发明实施例2的部分结构示意图；
图8为本发明实施例3的部分结构示意图。
图中，1-基座、11-通槽、12-第二安装孔、2-立柱、21-第一安装孔、221-通孔、222-通孔a、223-凹口a、3-吸音组件、31-第一吸音板、311-卡口、312-通孔b、313-凹口b、32-第二隔音板、33-龙骨、331-龙骨架、332-弹性阻尼机件、333-专业减震件、34-框架、35-加劲肋承托座、36-空腔、37-弹簧件、38-吸音填料、4-加劲肋、41-接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参见图1，一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，包括基座1、安装在基座1上的立柱2、安装在立柱2上的吸音组件3、加劲肋4。
如图2，所述基座1主要起整个装置的承托作用，所述基座1为预制混凝土成型，其密度大，稳定性高，可以起到整个屏障的支撑作用，其顶端具有通槽11和第二安装孔12，所述通槽11与立柱2的底部相对应，所述安装孔1用于将立柱2通过法兰盘安装在基座1上。
如图3-4，所述立柱2与吸音组件3采用联排安装，即……-立柱-吸音组件-立柱-吸音组件-立柱-……的安装形式，所述立柱2中部向内一侧设有具有内螺纹圆形的第一安装孔21，所述第一安装孔21用于加劲肋4的安装；所述立柱2和吸引组件3的紧固形式为：所述立柱2上、下两端分别具有两个垂直于吸音组件2的通孔221，所述吸音组件3前后两个侧面的四个端点处附近各设置有一个卡口311，所述吸音组件3还包括四个弹簧件37，所述弹簧件37贯穿通孔221且其两端分别固定在最近的两个卡口311上。
如图5，所述吸音组件3包括第一吸音板31、第二隔音板32、龙骨33、框架34，所述第一吸音板31和第二隔音板32之间设有一空腔36，所述空腔36填充吸音填料38，所述第一吸音板31呈中空结构，采用康亿家基团生产的木塑吸音板，表面具有多种通孔，在吸音的同时降低反射量，其具有多种颜色和图案，外表比较美观；厚度为12mm，密度低且较薄，便于安装和运输；同时木塑材质本身具备一定防水性，适合户外使用；所述第二隔音板32同样呈中空结构且采用轻质隔音材料构成，可采用市售的PC隔音板，具有轻质、透明、耐候性强的优点；所述空腔36中间设有多个起支撑作用的龙骨33，所述龙骨33的两端分别固定在第一吸音板31和第二隔音板32上，所述空腔36的中部还设有一加劲肋承托座35。
所述加劲肋4用于在中间再次固定吸音组件3，所述加劲肋4两端具有与第一安装孔21对应的圆形接头41，所述加劲肋4贯穿加劲肋承托座35且所述接头41可以嵌入第一安装孔21中，所述接头41能相对于21转动，这样设计的好处是，当遭遇大风，第一吸音板31、第二隔音板32正面受到的风力较大时，所述弹簧件37产生形变拉长，整体吸音组件3会绕着加劲肋4向前/向后翻转，以减小受力，避免损坏。
所述第一吸音板31、第二隔音板32暴露在外面的一侧喷涂有防水涂层、防老化层，由于回音吸收屏障需要在户外使用，如果遇到雨水浸泡，过度的水吸收会导致第一吸音板31的吸音效果明显降低，所述防水层采用防水空气和透声纺织材料形成，由30g/m2高泰斯材料形成，所述防老化层为HS9503抗老化清漆。
所述龙骨33包括龙骨架331、弹性阻尼卡件332、减震件333，一般在噪声比较大的时候会同样伴随震动，通过弹性阻尼卡件332、减震件的设置333，可以吸收震动，特别适合在靠近居民区的建造工程中使用。
所述第一吸音板31和第二隔音板3之间采用SiO2纳米微球/Cu粒子/NBR-PVC发泡材料作为吸音填料38，其中，SiO2、Cu粒子均采用市售材料，粒径在10微米，SiO2纳米微球添加量为12份,Cu粒子的添加量5份，所述NBR添加量50份，所述PVC添加量为50份，所述增塑剂采用DOP，添加量为15份，所述发泡剂采用AC，添加量为5份；其他助剂包括防老剂RD、润滑剂硬脂酸锌、硫化剂TMTD，添加量分别为1份、0.2份、0.5份，这种填料的好处主要有三个，第一含有无机非金属、金属、塑性体、弹性体多种不同的成分和结构，能覆盖全频率的噪声吸收；第二多种成分构成不同的临界表面，当声音传入不同的界面时，相应的路径、能量损失增加，提高了吸音效果；第三整体为发泡材料，具有轻质、贴合的优点，根据以上的配方，制备三组吸音填料38，按国家标准进行吸音性能测试，结果如表1所示，同时列举了常用的吸音填料矿渣棉、超细玻璃棉、聚氨酯泡沫的特性，本实施例所制备的吸音填料在全频率段（125-4000Hz）均优于现有技术。
该实施例1主要用于小区、城市道路等较低噪声的隔声，同时具有一定减震的作用。
表1 实施例1所制备的吸音填料与现有技术的性能对比表
实施例2：
实施例2在取材方面尽量以成本低优点，可以针对城市小区周边等中程度噪声的降噪。
一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，包括基座1、安装在基座1上的立柱2、安装在立柱2上的吸音组件3、加劲肋4。
所述基座1主要起整个装置的承托作用，所述基座1为石质基座，其密度大，稳定性高，可以起到整个屏障的支撑作用，其顶端具有通槽11和第二安装孔12，所述通槽11与立柱2的底部相对应，所述安装孔1用于将立柱2通过法兰盘安装在基座1上。
如图7，所述立柱2与吸音组件3采用联排安装，即……-立柱-吸音组件-立柱-吸音组件-立柱-……的安装形式，所述立柱2中部向内一侧设有具有内螺纹圆形第一安装孔21，所述第一安装孔21用于加劲肋4的安装；所述立柱2和吸音组件3的紧固形式为：所述连接部a具体是设置在立柱上、下两端的垂直于吸音组件3的两个通孔a222，所述连接部b是设置在吸音组件3四个端点处的与通孔a222同向的通孔b312，所述弹簧件32以贯穿通孔a222、通孔b311的形式将吸音组件3紧固在立柱2上。
如图6，所述吸音组件3包括第一吸音板31、第二隔音板32、龙骨33、框架34，所述第一吸音板31和第二隔音板32之间设有一空腔36，空腔36填充有吸音填料37，所述第一吸音板31呈中空结构，采用康亿家基团生产的木塑吸音板，表面具有多种通孔，在吸音的同时降低反射量，其具有多种颜色和图案，外表比较美观；厚度为10mm，密度低且较薄，便于安装和运输；同时木塑材质本身具备一定防水性，适合户外使用；所述第二隔音板32同样呈中空结构且采用轻质隔音材料构成，采用市售经过防腐处理的彩钢板，具有轻质、耐候性强、成本低的优点；所述龙骨33包括龙骨架331、弹性阻尼卡件332、减震件333，所述龙骨33的两端分别固定在第一吸音板31和第二隔音板32上，所述空腔36的中部还设有一加劲肋承托座35。
所述加劲肋4用于在中间再次固定吸音组件3，所述加劲肋4两端具有与第一安装孔21对应的圆形接头41，所述加劲肋4贯穿加劲肋承托座35且所述接头41可以嵌入第一安装孔21中，所述接头41能相对于21转动，这样设计的好处是，当遭遇大风，第一吸音板31、第二隔音板32正面受到的风力较大时，所述弹簧件37产生形变拉长，整体吸音组件3会绕着加劲肋4向前/向后翻转，以减小受力，避免损坏。
所述第一吸音板31、第二隔音板32暴露在外面的一侧喷涂有防水层、防老化层，由于回音吸收屏障需要在户外使用，如果遇到雨水浸泡，过度的水吸收会导致第一吸音板31的吸音效果明显降低，所述防水层采用憎水玻璃布，所述防老化层为采用ZM99-01涂料。
所述第一吸音板31和第二隔音板3之间采用SiO2纳米微球/W粒子/NBR-PVC发泡材料作为吸音填料，其中，SiO2、W粒子均采用市售材料，粒径在10微米，SiO2纳米微球添加量为8份,W粒子的添加量12份，所述NBR添加量40份，所述PVC添加量为40份，所述增塑剂采用DOP，添加量为15份，所述发泡剂采用AC，添加量为5份；其他助剂包括防老剂RD、润滑剂硬脂酸锌、硫化剂TMTD，添加量分别为0.5份、0.5份、0.5份，实施例2主要采用了W作为重质粒子，且提高了添加量，能够通过共振提高高频段声音的吸收和损耗，根据以上的配方，同样制备三组吸音填料38进行测试，结果如表2所示，发现吸音系数在低频段（125-250Hz）优于实施例1，在中高频段（500-4000Hz）差于实施例1，但仍然比现有技术的吸音效果好，可以用于高铁、火车、工地等高噪声区的隔音。
表2 实施例2所制备的吸音填料与现有技术的性能对比表
实施例3：
实施例3与实施例1不同之处在于立柱2和吸音组件3的紧固形式不同。
如图8，所述连接部a具体是设置在立柱2上、下端的侧面的两个凹口a223，所述连接部b具体是设置在吸音组件3上相对任一凹口a223位置处的另一凹口b313，所述凹口a223和凹口b313底部均设置钩环，所述弹簧件37的两端分别固定在钩环上，从而实现立柱2和吸音组件3的紧固，这样设计的好处是，弹簧件37不暴露在户外环境中，收到的磨损、腐蚀较少，但维修不方便。
Claims (8)
1.一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：包括基座（1）、安装在基座（1）上的立柱（2）、安装在立柱（2）上的吸音组件（3）、加劲肋（4），所述立柱（2）中部内侧设有用于安装加劲肋（4）的第一安装孔（21），所述立柱（2）设置连接部a，所述吸音组件（3）设置连接部b，所述吸音组件（3）还包括至少四个弹簧件（37）；联排安装时，一个吸音组件（3）左右两侧各紧邻一个立柱（2），所述弹簧件（37）通过相邻两个立柱（2）上的连接部a、吸音组件（3）上的连接部b将吸音组件（3）紧固在相邻两个立柱（2）上；
所述吸音组件（3）包括第一吸音板（31）、第二隔音板（32）、龙骨（33）、框架（34），所述第一吸音板（31）和第二隔音板（32）之间设有一空腔（36），所述空腔（36）填充吸音填料（38），所述第一吸音板（31）呈中空结构且采用吸音材料构成，所述第二隔音板（32）同样呈中空结构且采用隔音材料构成，所述空腔（36）中间设有多个起支撑作用的龙骨（33），所述龙骨（33）的两端分别连接第一吸音板（31）和第二隔音板（32），所述空腔（36）的中部还设有一加劲肋承托座（35），所述加劲肋承托座（35）的两端分别固定在第一吸音板（31）和第二隔音板（32）上，所述加劲肋（4）两端具有与第一安装孔（21）对应的圆形接头（41），所述加劲肋（4）贯穿加劲肋承托座（35）并通过接头（41）嵌入第一安装孔（21）中，所述接头（41）能相对于第一安装孔（21）转动。
2.根据权利要求1所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述连接部a具体是设置在立柱（2）上、下两端的垂直于吸音组件（3）的两个通孔（221）；所述连接部b具体是设置在吸音组件（3）前后的四个端点处的卡口（311），所述任一弹簧件（37）贯穿立柱（2）的通孔（221）且其两端分别固定在最近的两个卡口（311）上。
3.根据权利要求1所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述连接部a具体是设置在立柱（2）上、下两端的垂直于吸音组件（3）的两个通孔a（222），所述连接部（b）是设置在吸音组件（3）四个端点处的与通孔a（222）同向的通孔b（312），所述弹簧件（37）以贯穿通孔a（222）、通孔b（312）的形式将吸音组件（3）紧固在立柱（2）上。
4.根据权利要求1所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述基座（1）为预制混凝土成型，其顶端具有通槽（11）和第二安装孔（12），所述通槽（11）与立柱（2）的底部相对应，所述第二安装孔（12）用于将立柱（2）安装在基座（1）上。
5.根据权利要求1所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述第一吸音板（31）采用木塑板材，所述第二隔音板（32）采用彩钢板、铝纤维板、聚碳酸酯板的其中一种；所述第一吸音板（31）、第二隔音板（32）暴露在外面的一侧涂覆防水涂层、防老化涂层。
6.根据权利要求1所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述龙骨（33）包括龙骨架（331）、弹性阻尼卡件（332）、专业减震件（333）。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述吸音填料（38）为SiO2纳米微球/重质粒子/NBR-PVC发泡材料，所述重质粒子为Cu、Fe、W中的任一种；其中，以重量计，SiO2纳米微球添加量为10-15份,重质粒子的添加量5-8份，所述NBR添加量40-50份，所述PVC添加量为40-50份，发泡剂为4-5份，增塑剂 10-20份，其他助剂1-3份。
8.根据权利要求7所述的一种具有双层空心结构的卡口联排型轻质回音吸收屏障，其特征在于：所述吸音填料（38）为SiO2纳米微球/Cu粒子/NBR-PVC发泡材料，其中，SiO2纳米微球添加量为12份,Cu粒子的添加量5份，所述NBR添加量50份，所述PVC添加量为50份，所述增塑剂采用DOP，添加量为15份，所述发泡剂采用AC，添加量为5份；其他助剂包括防老剂RD、润滑剂硬脂酸锌、硫化剂TMTD，添加量分别为1份、0.2份、0.5份。
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