CN111341291B - 一种降噪装置及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种降噪装置及制备方法，属于降噪领域。针对现有技术中采用石英棉、金属纤维等材料容易造成环境污染的问题，本申请提供了一种装置，采用木材作为材料，并通过去木质化的方法制备多孔板，再与在低频率段有明显降噪效果的穿孔板组合，实现装置的环保，并且实现宽频率的高性能降噪效果。

Description

一种降噪装置及制备方法
技术领域
本申请涉及降噪领域，特别涉及一种降噪装置及制备方法。
背景技术
噪声是日常生产生活的一个大问题，给生活和工作带来了多方面的影响。发电领域内，变电站的噪声就是一个需要解决的典型噪声问题。为了解决噪声问题，研究人员研制了各种降噪装置。
目前，降噪装置的原材料普遍采用石英棉、金属纤维、泡沫等材料，但是，这些降噪装置容易造成环境污染，给环境带来了负面影响。
基于此，目前亟需一种降噪装置，解决现有技术中的降噪装置容易造成环境污染的问题。
发明内容
本申请提供了一种降噪装置及制备方法，可用于解决在现有技术中的降噪装置容易造成环境污染的问题。
第一方面，本申请提供了一种降噪装置，包括：穿孔板、多孔板和连接结构；
所述穿孔板设置有多个通孔；
所述多孔板内部具有多个不均匀孔洞，所述多孔板的材料是木材；
所述穿孔板通过所述连接结构与所述多孔板连接，且所述穿孔板平行于所述多孔板设置，其中，所述穿孔板与所述多孔板之间的距离符合预设要求。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述多孔板的比表面积大于或等于360m2g-1且小于或等于2200m2g-1。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述穿孔板的厚度大于或等于2cm且小于或等于10cm，所述穿孔板的穿孔率大于或等于0.002且小于或等于0.351。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述通孔的孔径大于或等于0.5mm且小于或等于2mm，任意两个所述通孔之间的孔距大于或等于3mm且小于或等于10mm。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述预设要求是所述穿孔板和所述多孔板之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
第二方面，本申请提供了一种降噪装置的制备方法，所述方法包括：
制备穿孔板；
对木材进行去木质化处理，制备多孔板；
将所述穿孔板平行于所述多孔板放置，采用连接结构将所述穿孔板和所述多孔板进行连接，得到所述降噪装置；其中，所述穿孔板与所述多孔板之间的距离符合预设要求。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述对木材进行去木质化处理，包括：
将木材浸泡于混合溶液中；
将经所述混合溶液处理后的木材烘干；
将烘干后的木材置于氩气下热处理。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述混合溶液为氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液，所述氢氧化钠的浓度大于或等于2.5mol/L且小于或等于5mol/L，所述亚硫酸钠浓度大于或等于0.4mol/L且小于或等于0.8mol/L。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，热处理的时间大于或等于2小时且小于或等于6小时，热处理的温度高于或等于300℃且小于或等于700℃。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述预设要求是所述穿孔板和所述多孔板之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
本申请采用木质多孔板，比较于以往普遍采用的石英棉、金属纤维和泡沫等材料，绿色环保，来源广泛，能够有效降低对环境的影响。多孔板利用木材天然的维管结构，通过去木质化得到具有互相连通的开放性孔洞结构，孔洞结构复杂，比表面积较一般材料更高，提升了降噪效果。穿孔板主要实现低频段的降噪效果，多孔板主要实现高频段的降噪效果，两者的结合实现宽频率范围的降噪，比较于常用降噪装置，拓宽了降噪的频率范围。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种降噪装置的侧视图。
图2为本申请实施例提供的一种通孔的排列方式的示意图。
图3为本申请实施例提供的另一种通孔的排列方式的示意图。
图4为本申请实施例提供的一种降噪装置的制备方法对应的流程示意图。
图5为本申请实施例提供的一种对木材进行去木质化方法对应的流程示意图。
图中主要标识为：1、穿孔板，2、多孔板，3、连接结构，4、通孔。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1为本申请实施提供的一种降噪装置的侧视图。如图1所示，降噪装置的主要构件包括：穿孔板1、多孔板2和连接结构3。其中，穿孔板1通过连接结构3与多孔板2连接，且穿孔板1平行于多孔板2设置，穿孔板1与多孔板2之间的距离符合预设要求。
下面针对图1中示出的各构件进行详细描述。
穿孔板1可以设置有多个通孔4，比如，图1中示出的穿孔板1上设置有通孔4。
进一步地，通孔4的孔径可以大于或等于0.5mm，且小于或等于2mm。并且，任意两个通孔4之间的孔距可以大于或等于3mm，且小于或等于10mm。
本申请实施例中，通孔4的排列方式有多种，一个示例中，如图2所示，为本申请实施例提供的一种通孔的排列方式的示意图。从图2中可以看出，通孔4是上下左右均对齐分布，任意两个通孔4之间的孔径是相等的，且任意两个相邻的通孔之间的间距是不变的。
另一个示例中，如图3所示，为本申请实施例提供的另一种通孔的排列方式的示意图。从图3中可以看出，任意两个通孔4之间的孔径是相等的，并且，上下相邻的两行通孔4是错列分布的。
需要说明的是，图3和图4所示的两种通孔排列方式均可采用。其他符合降噪条件的通孔排列方式也属于本申请的保护范围。
进一步地，穿孔板1的厚度可以大于或等于2cm且小于或等于10cm。
进一步地，在确定穿孔板1的厚度之后，可以确定穿孔板1的穿孔率。其中，穿孔板1的穿孔率可以通过以下方式确定：
Figure BDA0002400299580000031
其中，P为穿孔板的穿孔率，B为通孔的孔距，d为孔径。
本申请实施例中，穿孔板1的穿孔率可以大于或等于0.002且小于或等于0.351。
更进一步地，在确定穿孔板1的穿孔率之后，可以确定穿孔板1的共振频率。其中，穿孔板1的共振频率，主要由穿孔板1的穿孔率、通孔4的孔径等因素确定，具体的确定方式为：
Figure BDA0002400299580000032
其中，f为穿孔板的共振频率，即有效消除的噪声频率峰值，c为声速，P为穿孔板的穿孔率，t为穿孔板的厚度，d为孔径，l为穿孔板和多孔板之间的距离。
多孔板2内部具有多个不均匀孔洞。这种不规则孔洞具体为，存在于多孔板2内部结构中微小的不规则孔洞，这些孔洞互相之间相互贯通并且能通向材料表面。当噪声传播到多孔板2表面时，其中的一部分噪声会经过多孔板2表面的孔洞透入多孔板2内部，而另一部分会在多孔板2表面进行反射。进入多孔板2内的噪声可以在孔洞间的缝隙中进行传递运动，这种传递运动会在板材内部与孔洞间产生摩擦作用和黏滞阻力作用，从而使得声能衰减。由于多孔板2本身存在热传导效应，且多孔板2内部的空气受到压缩时会导致温度上升，空气扩充时候温度下降，使得进入多孔板2内部噪声的声能慢慢转变成热量而被消耗，因此多孔板2产生了降噪效果。
本申请实施例中，多孔板2的材料是木材。并且，多孔板2的比表面积大于或等于360m2g-1且小于或等于2200m2g-1。
本申请实施例利用木材天然的维管结构，通过去木质化得到具有互相连通的开放性孔洞结构，孔洞结构复杂，比表面积较一般材料更高，提升了降噪效果。
连接结构3具有多种形式。在本申请中列举出以下三种形式。
形式1：在穿孔板1和多孔板2的四角处设置支撑柱将两板平行粘连在一起。
形式2：在穿孔板1和多孔板2的四角处以卡扣的形式平行固定两板。
形式3，设计双层固定结构的框架将穿孔板1和多孔板2以类似于双层玻璃结构的方式固定住。
需要说明的是，上述三种形式的连接结构仅为示例性说明，其它将两板平行固定住的连接结构均为本申请的保护范围。
通过连接结构3将穿孔板1与多孔板2进行连接，并且使得穿孔板1和多孔板2之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
本申请实施例中，采用本申请实施例提供的降噪装置，通过穿孔板1及穿孔板1上的通孔4，以及穿孔板1多孔板2之间的距离，形成穿孔板1的共振结构，实现低频率段的降噪，穿孔板1在低频率降噪领域有明显效果。
其中，穿孔板1针对的降噪声源的频率主要范围大于等于100Hz且小于等于500Hz。
下面通过表1来举例说明穿孔板1的评价降噪系数。
如表1所示，为穿孔板平均降噪系数的一种示例。其中，编号为A1的穿孔板1，穿孔率为0.0079，厚度为5mm，通孔4的孔径为0.5mm，穿孔板1和多孔板2之间的距离为10cm，则穿孔板1的共振频率为67.7Hz，穿孔板1在大于等于100Hz且小于等于500Hz的噪声频率下的平均降噪系数为0.84；编号为A2的穿孔板1，穿孔率为0.0316，厚度为5mm，通孔4的孔径为1mm，穿孔板1和多孔板2之间的距离为10cm，则穿孔板1的共振频率为135.0Hz，穿孔板1在大于等于100Hz且小于等于500Hz的噪声频率下的平均降噪系数为0.85；具体可以参考表1示出的内容，此处不再一一赘述。
表1：为穿孔板平均降噪系数的一种示例
Figure BDA0002400299580000041
本申请采用木质多孔板，比较于以往普遍采用的石英棉、金属纤维和泡沫等材料，绿色环保，来源广泛，能够有效降低对环境的影响。多孔板利用木材天然的维管结构，通过去木质化得到具有互相连通的开放性孔洞结构，孔洞结构复杂，比表面积较一般材料更高，提升了降噪效果。穿孔板主要实现低频段的降噪效果，多孔板主要实现高频段的降噪效果，两者的结合实现宽频率范围的降噪，比较于常用降噪装置，拓宽了降噪的频率范围。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种降噪装置的制备方法，如图4所示，为本申请实施例提供的一种降噪装置的制备方法对应的流程示意图，具体包括如下步骤：
步骤101，制备穿孔板1。
步骤102，对木材进行去木质化处理，制备多孔板2。
其中，对木材进行去木质化处理的方法可以参考图5，其示例性示出了本申请实施例提供的一种对木材进行去木质化方法对应的流程示意图，具体包括如下步骤：
步骤201，将木材浸泡于混合溶液中。
步骤202，将经混合溶液处理后的木材烘干。
其中，混合溶液为氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液，氢氧化钠的浓度大于或等于2.5mol/L且小于或等于5mol/L，亚硫酸钠的浓度大于或等于0.4mol/L且小于或等于0.8mol/L。
步骤203，将烘干后的木材置于氩气下热处理。
其中，热处理的时间大于或等于2小时且小于或等于6小时，热处理的温度高于或等于300℃且小于或等于700℃。
为了更加清楚的描述上述步骤201至203的方法，下面结合具体示例进行描述。
首先，将木材浸泡于氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液中5小时。混合溶液中氢氧化钠的浓度为5mol/L，亚硫酸钠浓度为0.8mol/L。
然后，将经混合溶液处理后的木材置于真空烘箱中烘干。
再然后，将烘干后的木材置于氩气下进行热处理2小时，热处理温度为500℃。
去木质化处理之后得到的多孔板2的频率峰值为1427Hz，在大于或等于500Hz且小于或等于2000Hz的噪声频率范围内，多孔板2的平均吸声系数为0.82。
去木质化过程中，选用的木材密度大于或等于0.4gcm-3且小于或等于0.6gcm-3，这样得到多孔板2的比表面积大于或等于360m2g-1且小于或等于2200m2g-1。使用木质化的方法得到的多孔板2相较于现有处理技术而言比表面积更高。比表面积越高则孔洞结构越复杂，降噪效果更优良。
表2为经木质化处理得到的多孔板的平均降噪系数的一种示例。其中，当木材经过浓度为2.5mol/L的氢氧化钠和浓度为0.4mol/L亚硫酸钠的混合溶液浸泡5h后，再在真空烘箱烘干，最后在氩气氛围中热处理2h，得到编号为B1的多孔板2，此时多孔板2有效降噪的频率峰值为1550Hz，在针对大于或等于500Hz且小于或等于2000Hz的噪声，平均吸声系数为0.85。具体可以参考表2示出的内容，此处不再一一赘述。
表2：经木质化处理得到的多孔板的平均降噪系数的一种示例
Figure BDA0002400299580000051
步骤103，将穿孔板1平行于多孔板2放置后，采用连接结构3将穿孔板1和多孔板2进行连接，得到降噪装置。
其中，穿孔板1与多孔板2之间的距离符合预设要求。预设要求可以是穿孔板1和多孔板2之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
具体的组装方式为，将穿孔板1平行于多孔板2放置，采用连接结构3将穿孔板1和多孔板2连接固定，并保持穿孔板1和多孔板2之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
在组装降噪装置过程中，选择不同的穿孔板，或不同的多孔板，得到的降噪装置的降噪效果是不同的。那么，就会面临如何选择穿孔板，以及如何选择多孔板的问题。
针对上述问题，可以根据阻抗管吸声性能测试，得到优选的穿孔板1与多孔板2的组合。
如表3所示，为穿孔板与多孔板的优选组合的一种示例。其中，当选择编号为A2的穿孔板1和编号为B1的多孔板2组合为降噪装置，得到降噪装置在噪声频率大于或等于100Hz且小于或等于2000Hz范围内的平均吸声系数为0.84，具体编号为A2的穿孔板1的系数参考表1，编号为B1的多孔板2的制备过程条件参考表2。具体可以参考表3示出的内容，此处不再一一赘述。
表3：穿孔板与多孔板的优选组合的一种示例
组合 穿孔板编号 多孔板编号 平均吸声系数(100～2000Hz)
1 A2 B1 0.84
2 A2 B3 0.85
3 A3 B1 0.85
4 A3 B3 0.86
表3中所列的优选方式可以在工业生产中大量使用，根据具体所需降噪声源的降噪频率，选择合适的组合方式。
降噪装置在安装于墙体时，在空间条件允许的情况下，保持降噪装置和墙体之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。这段距离可以实现对经过降噪装置所残留噪声的再次衰减，进一步实现降噪。
采用去木质化的方法制备多孔板2，该方法首次运用于制备多孔板2的技术中。去木质化的方法可以得到高的比表面积的多孔板2。多孔板2的比表面积越高，则孔洞结构就越复杂，相应多孔板2的降噪性能越好。选择木材作为多孔板2的材料，相较与现有技术常采用的石英棉、金属纤维和泡沫等材料，更为绿色环保，对环境的污染度小。穿孔板1主要实现低频段的降噪效果，多孔板2主要实现高频段的降噪效果，两者的结合实现宽频率范围的降噪，比较于常用降噪装置，拓宽了降噪的频率范围。
以上所述仅是本申请优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种降噪装置，其特征在于，包括：穿孔板(1)、多孔板(2)和连接结构(3)；
所述穿孔板(1)设置有多个通孔(4)；
所述多孔板(2)的材料是木材且所述多孔板(2)内部具有多个不均匀孔洞，所述多个不均匀孔洞由所述木材去木质化所得，所述多孔板(2)的比表面积大于或等于360m2g-1且小于或等于2200m2g-1；
所述穿孔板(1)通过所述连接结构(3)与所述多孔板(2)连接，且所述穿孔板(1)平行于所述多孔板(2)设置，其中，所述穿孔板(1)与所述多孔板(2)之间的距离符合预设要求。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述穿孔板(1)的厚度大于或等于2cm且小于或等于10cm，所述穿孔板(1)的穿孔率大于或等于0.002且小于或等于0.351。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通孔(4)的孔径大于或等于0.5mm且小于或等于2mm，任意两个所述通孔(4)之间的孔距大于或等于3mm且小于或等于10mm。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设要求是所述穿孔板(1)和所述多孔板(4)之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
5.一种降噪装置的制备方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至4中任意一项所述的降噪装置，所述方法包括：
制备穿孔板(1)；
对木材进行去木质化处理，制备多孔板(2)；
将所述穿孔板(1)平行于所述多孔板(2)放置，采用连接结构(3)将所述穿孔板(1)和所述多孔板(2)进行连接，得到所述降噪装置；其中，所述穿孔板(1)与所述多孔板(2)之间的距离符合预设要求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对木材进行去木质化处理，包括：
将木材浸泡于混合溶液中；
将经所述混合溶液处理后的木材烘干；
将烘干后的木材置于氩气下热处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合溶液为氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液，所述氢氧化钠的浓度大于或等于2.5mol/L且小于或等于5mol/L，所述亚硫酸钠浓度大于或等于0.4mol/L且小于或等于0.8mol/L。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，热处理的时间大于或等于2小时且小于或等于6小时，热处理的温度高于或等于300℃且小于或等于700℃。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设要求是所述穿孔板(1)和所述多孔板(2)之间的距离大于或等于5cm且小于或等于10cm。
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