CN114049868B - 一种基于声子晶体的复合隔声板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于声子晶体的复合隔声板，包括微穿孔板和外扣板，微穿孔板与外扣板之间设置有声子晶体面板，微穿孔板与外扣板均与声子晶体面板铆接；外扣板靠近声子晶体面板的一侧固接有阻尼层，阻尼层远离外扣板的一侧固接有吸声层，吸声层与声子晶体面板之间留有间隙。本发明将局域共振型声子晶体结构与传统的隔声结构相结合，使复合隔声板具有良好的低频线谱隔声峰值和中高频隔声特性。
Description
技术领域
本发明涉及隔声板技术领域，特别是涉及一种基于声子晶体的复合隔声板及其制造方法。
背景技术
目前广泛应用于船舶舱室、动力设备、轨道交通等行业噪声控制的隔声板材多采用传统隔声结构，如复合岩棉板、钢板内衬多孔吸声材料等，其隔声量与面密度、板材厚度相关，在一般的工程应用中，这些隔声结构的隔声量可达30dB以上，能够满足A声级降噪的需求。但受限于重量、结构厚度等限制条件，这些隔声结构对于中低频噪声，特别是500Hz以下的噪声隔声效果不佳，而柴油机、水泵、变压器等常见的噪声源往往在中低频有明显的线谱特征，而中低频噪声波长较长，能够穿越障碍物长距离传播，衰减慢等特点，因此中低频噪声的隔声是亟待解决的难题。
声子晶体是近年来声学领域一个重要的研究方向。声子晶体一种弹性常数及密度周期分布的材料或结构，通常由两种或两种以上介质组成。声波在其中传播时会呈现出带隙特征，即在某些频率范围内的声波被禁止传播，抑制声波的传播。通过调控声子晶体的材料参数、结构参数、失谐和准周期性结构等可实现对带隙宽度和衰减量的调控。声子晶体具有特殊的内部结构特征，能够在保持板材厚度的同时实现较高的声波传输损失，对于中低频噪声的隔声具有重要的工程应用价值。
因此，亟需设计一种基于声子晶体的复合隔声板及其制造方法，用以解决上述问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于声子晶体的复合隔声板，包括微穿孔板和外扣板，所述微穿孔板与所述外扣板之间设置有声子晶体面板，所述微穿孔板与所述外扣板均与所述声子晶体面板铆接；所述外扣板靠近所述声子晶体面板的一侧固接有阻尼层，所述阻尼层远离所述外扣板的一侧固接有吸声层，所述吸声层与所述声子晶体面板之间留有间隙。
优选的，所述声子晶体面板包括平面格栅板，所述平面格栅板的一侧铺设有硅胶薄膜，所述平面格栅板靠近所述硅胶薄膜的一侧固定设置有若干凹槽，所述凹槽内插接有与所述凹槽相适配的楔形格栅板，所述硅胶薄膜通过所述楔形格栅板与所述平面格栅板固接；所述硅胶薄膜远离所述平面格栅板的一侧固接有若干质量块，若干所述质量块呈周期性分布，且若干所述质量块均位于所述平面格栅板网格的中心。
优选的，所述声子晶体面板的四周均设置有C型钣金件，四个所述C型钣金件两两相互固接形成一个框架，所述声子晶体面板位于四个所述C型钣金件形成的框架内；所述C型钣金件的竖直段与所述外扣板铆接，所述C型钣金件靠近所述微穿孔板的一侧与所述微穿孔板铆接。
优选的，所述外扣板由钢板制成，所述外扣板的四个侧壁均向外弯折，所述C型钣金件的竖直段与所述外扣板的竖直段铆接。
优选的，所述微穿孔板由钢板或铝板制成，所述微穿孔板的厚度为1mm，所述微穿孔板的孔径为0.8mm-1mm，所述微穿孔板的穿孔率为1％。
优选的，所述吸声层为三聚氰胺吸声泡沫或超细玻璃丝棉聚氨酯吸声泡沫。
优选的，所述阻尼层厚度为所述外扣板厚度的1-1.5倍。
一种基于声子晶体的复合隔声板的制造方法，用于制造上述的一种基于声子晶体的复合隔声板，
成型：将外扣板弯折成型；
涂刷和粘接：在外扣板内侧平面喷涂或刮涂阻尼层，待阻尼层固化之后在阻尼层上涂抹胶黏剂，将吸声层与阻尼层粘接；
安装声子晶体面板：将制作好的声子晶体面板进行封装，将封装好的声子晶体面板与外板的侧壁铆接，且声子晶体面板与吸声层之间留有间隙；
安装微穿孔板：将微穿孔板与声子晶体面板铆接。
优选的，声子晶体面板的制作方法：
将硅胶薄膜平铺在平面格栅板表面，将楔形格栅板棱边涂抹胶黏剂后插接在凹槽内，用重物将楔形格栅板与凹槽压实，静置24h使胶黏剂完全固化；
静置24h后，在质量块表面涂抹胶黏剂，将质量块粘接在硅胶薄膜上，待胶粘剂表面固化后，用重物将质量块与硅胶薄膜压实。
优选的，声子晶体面板的封装方法：
将三个C型钣金件的三边进行焊接，形成一合围空间，将声子晶体面板放入合围空间中，将最后一个C型钣金件与相邻两C型钣金件铆接。
本发明公开了以下技术效果：
1、本发明将局域共振型声子晶体结构与传统的隔声结构相结合，使复合隔声板具有良好的低频线谱隔声峰值和中高频隔声特性，对中低频线谱噪声具有良好的隔声作用。
2、本发明提供的复合隔声板的制造方法方便简单、能够兼顾多种规格的隔声板制造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于声子晶体的复合隔声板的结构示意图；
图2为本发明中声子晶体面板的结构示意图；
图3为本发明实施例二中一种基于声子晶体的复合隔声板的结构示意图；
图4为本发明中质量块的排布示意图；
图5为本发明实施例三的质量块的排布示意图；
其中，1为微穿孔板、2为声子晶体面板、3为吸声层、4为阻尼层、5为外扣板、21为平面格栅板、22为硅胶薄膜、23为楔形格栅板、24为质量块、25为C型钣金件。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
参照图1-2，本发明提供一种基于声子晶体的复合隔声板，包括微穿孔板1和外扣板5，微穿孔板1与外扣板5之间设置有声子晶体面板2，微穿孔板1与外扣板5均与声子晶体面板2铆接；外扣板5靠近声子晶体面板2的一侧固接有阻尼层4，阻尼层4远离外扣板5的一侧固接有吸声层3，吸声层3与声子晶体面板2之间留有间隙。本发明将局域共振型声子晶体结构与传统的隔声结构相结合，使复合隔声板具有良好的低频线谱隔声峰值和中高频隔声特性。
进一步的，复合隔声板的总厚度为50mm-55mm。
进一步的，声子晶体面板2包括平面格栅板21，平面格栅板21的一侧铺设有硅胶薄膜22，平面格栅板21靠近硅胶薄膜22的一侧固定设置有若干凹槽，凹槽内插接有与凹槽相适配的楔形格栅板23，硅胶薄膜22通过楔形格栅板23与平面格栅板21固接；硅胶薄膜22远离平面格栅板21的一侧固接有若干质量块24，若干质量块24呈周期性分布，且若干质量块24均位于平面格栅板21网格的中心。
通过在平面格栅板21表面铺设硅胶薄膜22并通过楔形格栅板23进行固定，同时在硅胶薄膜22上粘接质量块24，且质量块24位于平面格栅板21的网格中心，能够形成多个中低频带隙，有效的提高复合隔声板中低频隔声的性能。
进一步，平面格栅板21和楔形格栅板23均由玻璃钢制成，平面格栅板21的网格呈正方形，平面格栅板21的厚度18mm-22mm，平面格栅板21的网格的孔径为32mm-34mm×32mm-34mm，凹槽设置在平面格栅板21的棱边，凹槽的深度为4mm-8mm。
凹槽设置在平面格栅板21的棱边，使每个晶格内的硅胶薄膜22具有相同的张紧力，通过变化凹槽的深度能够调节薄膜的张紧力，进而能够在一定范围内控制声子晶体隔声峰值的位置，实现更好的隔声效果。
进一步，质量块24为钢质圆形垫片，直径为5mm-7mm，厚度为1mm-3mm。
进一步的，声子晶体面板2的四周均设置有C型钣金件25，四个C型钣金件25两两相互固接形成一个框架，声子晶体面板2位于四个C型钣金件25形成的框架内；C型钣金件25的竖直段与外扣板5铆接，C型钣金件25靠近微穿孔板1的一侧与微穿孔板1铆接。将声子晶体面板2封装在C型钣金件25组成的框架中，能够方便的使声子晶体面板2与外扣板5和微穿孔板1连接。
进一步的，声子晶体面板2的长度和宽度均小于C型钣金件25形成的框架，声子晶体面板2侧壁与C型钣金件25的侧壁之间的距离为2mm-3mm。
进一步的，外扣板5由钢板制成，外扣板5的四个侧壁均向外弯折，C型钣金件25的竖直段与外扣板5的竖直段铆接。
进一步的，微穿孔板1由钢板或铝板制成，微穿孔板1的厚度为1mm，微穿孔板1的孔径为0.8mm-1mm，微穿孔板1的穿孔率为1％。
进一步的，吸声层3为三聚氰胺吸声泡沫或超细玻璃丝棉聚氨酯吸声泡沫。
进一步的，吸声层3的厚度为24mm-26mm。
进一步的，阻尼层4厚度为外扣板5厚度的1-1.5倍。
进一步的，阻尼层4为水性阻尼材料。
一种基于声子晶体的复合隔声板的制造方法，用于制造上述的一种基于声子晶体的复合隔声板，
成型：将外扣板5弯折成型；
涂刷和粘接：在外扣板5内侧平面喷涂或刮涂阻尼层4，待阻尼层4固化之后在阻尼层4上涂抹胶黏剂，将吸声层3与阻尼层4粘接；
安装声子晶体面板2：将制作好的声子晶体面板2进行封装，将封装好的声子晶体面板2与外板的侧壁铆接，且声子晶体面板2与吸声层3之间留有间隙；
安装微穿孔板1：将微穿孔板1与声子晶体面板2铆接。
进一步的，声子晶体面板2的制作方法：
将硅胶薄膜22平铺在平面格栅板21表面，将楔形格栅板23棱边涂抹胶黏剂后插接在凹槽内，用重物将楔形格栅板23与凹槽压实，静置24h使胶黏剂完全固化；
静置24h后，在质量块24表面涂抹胶黏剂，将质量块24粘接在硅胶薄膜22上，待胶粘剂表面固化后，用重物将质量块24与硅胶薄膜22压实。
进一步的，质量块24表面涂抹的胶黏剂为有机硅胶胶黏剂。
进一步的，声子晶体面板2的封装方法：
将三个C型钣金件25的三边进行焊接，形成一合围空间，将声子晶体面板2放入合围空间中，将最后一个C型钣金件25与相邻两C型钣金件25铆接。
实施例二：
参照图3，实施例二与实施例一的区别在于，平面格栅板21的两侧均设置有若干凹槽，且平面格栅板21两侧均铺设有硅胶薄膜22，硅胶薄膜22通过楔形格栅板23与平面格栅板21固接，构成双层薄膜局域共振声子晶体。
相较于实施例一，实施例二中采用双层薄膜局域共振声子晶体结构，增加了复合隔声板中低频带隙的数量，提高了中低频隔声的性能。
实施例三：
实施例三与实施例一的区别在于，质量块24为两种或多种规格的钢制圆形垫片和钢制环形垫片的组合，且质量块24呈周期性排布。
相较于实例一，实施例三中质量块24的规格和组合形式更加多样化，增加了复合隔声板中低频带隙的数量，提高了中低频隔声的性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：包括微穿孔板(1)和外扣板(5)，所述微穿孔板(1)与所述外扣板(5)之间设置有声子晶体面板(2)，所述微穿孔板(1)与所述外扣板(5)均与所述声子晶体面板(2)铆接；所述外扣板(5)靠近所述声子晶体面板(2)的一侧固接有阻尼层(4)，所述阻尼层(4)远离所述外扣板(5)的一侧固接有吸声层(3)，所述吸声层(3)与所述声子晶体面板(2)之间留有间隙；所述声子晶体面板(2)包括平面格栅板(21)，所述平面格栅板(21)的一侧铺设有硅胶薄膜(22)，所述平面格栅板(21)靠近所述硅胶薄膜(22)的一侧固定设置有若干凹槽，所述凹槽内插接有与所述凹槽相适配的楔形格栅板(23)，所述硅胶薄膜(22)通过所述楔形格栅板(23)与所述平面格栅板(21)固接；所述硅胶薄膜(22)远离所述平面格栅板(21)的一侧固接有若干质量块(24)，若干所述质量块(24)呈周期性分布，且若干所述质量块(24)均位于所述平面格栅板(21)网格的中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：所述声子晶体面板(2)的四周均设置有C型钣金件(25)，四个所述C型钣金件(25)两两相互固接形成一个框架，所述声子晶体面板(2)位于四个所述C型钣金件(25)形成的框架内；所述C型钣金件(25)的竖直段与所述外扣板(5)铆接，所述C型钣金件(25)靠近所述微穿孔板(1)的一侧与所述微穿孔板(1)铆接。
3.根据权利要求2所述的一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：所述外扣板(5)由钢板制成，所述外扣板(5)的四个侧壁均向外弯折，所述C型钣金件(25)的竖直段与所述外扣板(5)的竖直段铆接。
4.根据权利要求1所述的一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：所述微穿孔板(1)由钢板或铝板制成，所述微穿孔板(1)的厚度为1mm，所述微穿孔板(1)的孔径为0.8mm-1mm，所述微穿孔板(1)的穿孔率为1％。
5.根据权利要求1所述的一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：所述吸声层(3)为三聚氰胺吸声泡沫或超细玻璃丝棉聚氨酯吸声泡沫。
6.根据权利要求1所述的一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：所述阻尼层(4)厚度为所述外扣板(5)厚度的1-1.5倍。
7.一种基于声子晶体的复合隔声板的制造方法，用于制造权利要求1-6中任意一项所述的一种基于声子晶体的复合隔声板，其特征在于：
成型：将外扣板(5)弯折成型；
涂刷和粘接：在外扣板(5)内侧平面喷涂或刮涂阻尼层(4)，待阻尼层(4)固化之后在阻尼层(4)上涂抹胶黏剂，将吸声层(3)与阻尼层(4)粘接；
安装声子晶体面板(2)：将制作好的声子晶体面板(2)进行封装，将封装好的声子晶体面板(2)与外板的侧壁铆接，且声子晶体面板(2)与吸声层(3)之间留有间隙；
安装微穿孔板(1)：将微穿孔板(1)与声子晶体面板(2)铆接。
8.根据权利要求7所述的一种基于声子晶体的复合隔声板的制造方法，其特征在于：声子晶体面板(2)的制作方法：
将硅胶薄膜(22)平铺在平面格栅板(21)表面，将楔形格栅板(23)棱边涂抹胶黏剂后插接在凹槽内，用重物将楔形格栅板(23)与凹槽压实，静置24h使胶黏剂完全固化；
静置24h后，在质量块(24)表面涂抹胶黏剂，将质量块(24)粘接在硅胶薄膜(22)上，待胶粘剂表面固化后，用重物将质量块(24)与硅胶薄膜(22)压实。
9.根据权利要求8所述的一种基于声子晶体的复合隔声板的制造方法，其特征在于：声子晶体面板(2)的封装方法：
将三个C型钣金件(25)的三边进行焊接，形成一合围空间，将声子晶体面板(2)放入合围空间中，将最后一个C型钣金件(25)与相邻两C型钣金件(25)铆接。
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