CN218159611U - 一种穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，隔声罩是由复合隔声板构成的罩体，复合隔声板包括由外至内叠加的背板、吸声填充层、至少两层薄膜层、框架板以及穿孔板，每层薄膜层上皆附着有均匀布置的质量块。本实用新型提出的隔声罩由于设置了多层薄膜，可以在保留单层薄膜结构原有的声学性能的同时，增加隔声峰的数量，不仅仅能够拓宽隔声频带，还能明显改善整体结构的隔声效果。此外，穿孔板的加入，增强了薄膜型声学结构的实用性，也引入了吸声机制，通过穿孔板及多层薄膜的复合隔声罩仿真发现，隔声量曲线变得平滑，改善了隔声性能，随着穿孔率的降低、穿孔直径的减小、穿孔板厚度的增加隔声性能提升，同时吸声效果也有显著的改善。

Description

一种穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩

技术领域

本实用新型涉及低频降噪领域，尤其涉及一种薄膜型隔声罩。

背景技术

近几年，噪声污染问题越来越突出，已经是社会公认的环境污染问题之一。由于低频噪声频率低，波长较长，穿透能力强，不容易衰减，导致人们对低频噪声的控制没有显著的效果。为了提高对低频噪声的隔声效果，通常会采用增大材料厚度的方式来提升结构的隔声性能，虽然通过增加厚度可以在一定程度上改善隔声性能，但效果并不理想，厚度增加一倍，隔声量只能提高大约6dB。所以用增加厚度的方式来提升隔声效果，并不适用于对质量有严格要求的工作场合。

为了实现对低频噪声的有效控制，以及在隔声结构轻量化设计和绿色环保的要求下，就需要打破传统结构质量定律的限制。在这个情况下，声学超材料的出现为解决这些问题提供了新的思路。声学超材料可以通过对其材料和结构参数进行调节，实现对声波的传播方向和强度的控制。局域共振声学超材料是一类基于局域共振原理，较为常见的声学超材料，由于弹性波在传播过程中与声学结构的强烈耦合作用，可以阻止弹性波的继续传播，并且能够实现小尺寸结构控制大波长声波。近几年，对于新型局域共振结构轻量化的研究持续进行着，这些结构在低频降噪方面有着出色的性能，其中薄膜型局域共振声学超材料具有较强的代表性，由于其具有轻薄易实现，并且在低频声学性能优良等优势，成为了近几年声学领域研究的热点。

经过近几年对于薄膜型声学超材料的研究，已经衍生出很多新型薄膜型声学超材料。但是大多数的研究还都是针对单胞结构和小尺寸试件，对于大型薄膜型声学结构的研究较少，薄膜型隔声罩的研究更少。这是因为大尺寸薄膜型声学结构会受到大量复杂因素的影响，并且其声学性能会远远低于单胞结构。同时薄膜型隔声罩是由大量的单胞结构组成，并且每个单胞模型的尺寸很小，这就造成了薄膜型隔声罩结构十分复杂，计算过程中需要划分大量的网格，占用大量的计算资源，并且薄膜型声学结构在实际应用中有着一定的局限性，由于薄膜本身比较薄，易破损，这就导致了薄膜结构对使用环境和运输过程的要求比较高。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种对低频噪声能够有效控制的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩。

技术方案：一种穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，隔声罩是由复合隔声板构成的罩体，所述复合隔声板包括由外至内叠加的背板、吸声填充层、至少两层薄膜层、框架板以及穿孔板，每层所述薄膜层上皆附着有均匀布置的质量块。

进一步，所述薄膜层为硅胶薄膜，每层薄膜层上施加不同的预应力。

进一步，对每层所述薄膜层施加的预应力从内层到外层依次增大。

进一步，所述吸声填充层为厚度为19—21mm的玻璃丝棉。

进一步，所述穿孔板的穿孔率、穿孔直径和穿孔板厚度分别为0.01、0.5mm和1mm。

进一步，任意相邻两层薄膜层之间均由框架板支撑，所述框架板的厚度为28—32mm，采用树脂材料，所述框架板围成的内部空间由横向及竖向的隔板划分成整齐排列的正方形胞元，每个胞元的边长为38—40mm。

进一步，所述薄膜层贴合框架板的一面在对应每个胞元的正中位置设置一个质量块。

进一步，所述质量块为重量为0.2—0.3g的圆柱形质量块。

进一步，所述隔声罩包括正方体刚框架，所述复合型隔声板固定安装在框架上，且复合型隔声板的四周由隔音条封闭。

进一步，所述复合隔声板的总体厚度为58—62mm。

由以上本实用新型的方案可见，本实用新型的显著优点在于：

为解决低频噪声难以控制的问题，本实用新型提出的隔声罩由于设置了多层薄膜，可以在保留单层薄膜结构原有的声学性能的同时，增加隔声峰的数量，不仅仅能够拓宽隔声频带，还能明显改善整体结构的隔声效果。此外，穿孔板的加入，增强了薄膜型声学结构的实用性，也引入了吸声机制，通过穿孔板及多层薄膜的复合隔声罩仿真发现，隔声量曲线变得平滑，改善了隔声性能，随着穿孔率的降低、穿孔直径的减小、穿孔板厚度的增加隔声性能提升，同时吸声效果也有显著的改善。

附图说明

图1为本实用新型隔声罩的层状结构截面图；

图2为双层薄膜结构示意图；

图3为三层薄膜结构示意图；

图4为单层、双层、三层薄膜结构隔声量曲线对比图；

图5为单层、双层、三层薄膜结构吸声系数曲线对比图。

具体实施方式

实施例1：一种穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，先使用截面边长为50mm的方形钢管制作成边长为0.8m的正方体钢框架5，然后制作六个复合型隔声面板通过螺栓固定的方式安装到钢框架5上，组装成穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩。隔声板截面如图1所示，为了方便在背板1上附加多孔吸声层2，在薄膜与穿孔板6间加装了固定框架5，而且由于大面积的薄膜在拉伸过程中非常容易出现破裂的情况，于是选择将固定框架5一分为四，并在每个小框架上粘贴薄膜，减小了薄膜面积，然后将四个小的固定框架5相互之间用螺栓连接，再重新组成一个大框架安装到隔声面板上，最后用铆钉将穿孔板6固定在框架5上。吸声材料层2选用厚度为20mm的玻璃丝棉。框架5选用树脂材料，厚度为30mm，框架板构成的内部空间由横向及竖向的隔板划分成整齐排列的正方形胞元，每个胞元的边长为38.7mm。本实施例薄膜采用了双层厚度为0.5mm的硅胶薄膜，如图2所示。薄膜4的有效边长为29.7mm，薄膜所在的位置分别与穿孔板6相距5mm和15mm，内层薄膜401施加预应力为1MPa，外层薄膜402施加预应力为2MPa。在薄膜上分别附加半径为3mm、厚度为2mm的质量块3。为了避免薄膜的破损，同时在每层薄膜上提供胞元，任意相邻两层薄膜层之间均由框架板支撑。为了提升隔声板的整体隔声量选用2mm厚的钢板作为背板1，穿孔板6的穿孔率、穿孔直径和穿孔板6厚度分别为0.01、0.5mm和1mm，隔声板整体厚度约为60mm。在隔声板四周贴上隔音胶条防止漏声，通过螺栓固定在框架5上。

实施例2：本实施例1大致相同，所不同的是薄膜设置了三层，三层薄膜从内到外分别施加1MPa、2MPa和3MPa的预应力。前两层薄膜411、412附加相同的质量块3，第三层薄膜413附加半径为2mm、厚度为1mm的质量块3，材料保持一致，薄膜所在的位置分别与穿孔板6相距5mm、10mm和15mm。

如图4所示，单层薄膜结构在低频有一个隔声峰，双层薄膜结构有两个隔声峰，三层薄膜结构在低频有三个隔声峰，三种结构的第一隔声峰几乎重合，双层薄膜结构在第一隔声峰不远处出现了第二个隔声峰，除了在隔声谷第二隔声谷的位置隔声量有所降低，而三层薄膜结构与双层薄膜结构的前两个隔声峰重叠，在第三个隔声谷位置隔声量有所降低，低频的隔声性能明显提升，为实现宽带低频的隔声提供了基础。这也就表明了，多层薄膜保留了原有单层薄膜结构在低频的隔声性能，可以拓宽低频的隔声频带，实现低频宽带的隔声效果。从图5中可以看出，多层薄膜结构的与单层薄膜结构的吸声系数曲线除了在隔声谷位置有些许不同外，大致上是一致的，新加入的薄膜并未对原有的吸声性能造成很大的影响。综上所述，第二、三层薄膜未对单层薄膜结构原有的隔声性能造成影响，第二隔声峰和第三隔声峰的出现也增强了低频隔声性能，并且薄膜层数的增加对整体结构质量几乎没有影响，同时也可以通过调节薄膜的参数来实现对不同频率声波的隔离，从而达到最佳的隔声效果。

Claims (10)

1.一种穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，隔声罩是由复合隔声板构成的罩体，所述复合隔声板包括由外至内叠加的背板、吸声填充层、至少两层薄膜层、框架板以及穿孔板，每层所述薄膜层上皆附着有均匀布置的质量块。

2.根据权利要求1所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述薄膜层为硅胶薄膜，每层薄膜层上施加不同的预应力。

3.根据权利要求2所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，对每层所述薄膜层施加的预应力从内层到外层依次增大。

4.根据权利要求1所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述吸声填充层为厚度为19—21mm的玻璃丝棉。

5.根据权利要求1所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述穿孔板的穿孔率、穿孔直径和穿孔板厚度分别为0.01、0.5mm和1mm。

6.根据权利要求1所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，任意相邻两层薄膜层之间均由框架板支撑，所述框架板的厚度为28—32mm，采用树脂材料，所述框架板围成的内部空间由横向及竖向的隔板划分成整齐排列的正方形胞元，每个胞元的边长为38—40mm。

7.根据权利要求6所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述薄膜层贴合框架板的一面在对应每个胞元的正中位置设置一个质量块。

8.根据权利要求7所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述质量块为重量为0.2—0.3g的圆柱形质量块。

9.根据权利要求1所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述隔声罩包括正方体刚框架，所述复合隔声板固定安装在框架上，且复合隔声板的四周由隔音条封闭。

10.根据权利要求1所述的穿孔板及多层薄膜复合型隔声罩，其特征在于，所述复合隔声板的总体厚度为58—62mm。

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