CN220720518U - 一种轻质宽频隔声板结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种轻质宽频隔声板结构,从隔声板一侧到另外一侧依次包括表层、镂空吸音层、连续吸音层、空气层、连续吸音层、表层,在所述镂空吸音层内部周期性地嵌设有调谐质量块,所述调谐质量块的外侧与所述表层的内侧或连续吸音层的内侧连接,所述调谐质量块的其他侧面与所述镂空吸音层或连续吸音层断开。本实用新型在双层隔声板的基础上引入薄板式超结构来提高低频隔声性能,弥补双层隔声板低频隔声性能下降的问题,同时,在双层隔声板之间部分填充吸音材料,使隔声板具备一定的吸音能力,进一步提高中高频段的隔声性能,最终形成一种轻质且可同时覆盖低频和中高频的宽频隔声结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及隔声设备领域,具体而言,涉及一种轻质宽频隔声板结构。
背景技术
社会的进步发展使人们的生活水平不断提高的同时也带来很多噪声污染问题,如飞机的起降、地铁车辆的轮轨噪声、建筑施工噪声、船舶壳体及甲板的辐射噪声、马路汽车噪声、居民生活噪声等等,随着人们环保意识的增强及对舒适生活环境的追求,上述噪声污染问题越来越受到人们的关注。为降低噪声污染问题,常用的方法是在噪声的传播途径中增加隔声措施,板状结构是最常用的隔声构造。
板类结构的隔声性能通常与板的面密度关系极大,在一定范围内通常板的面密度增大一倍会使隔声量增加6dB,这也就是所谓的隔声“质量定律”,所以为了获得较高的隔声性能会使用较重的材料,这与产品的轻量化、节能化需求是矛盾的。为了提高隔声性能且使产品的面密度不大幅增加,工业范围内大量采用了双层隔声结构——使用两层板作为隔声构造并在两层板之间设置空气层,双层隔声结构由于引入了空气层会使高频隔声性能大幅提高,但带来的问题是低频隔声性能的下降,另外由两层板质量和空气层刚度构成的“质量-刚度-质量”系统会形成共振并会出现共振频段隔声量大幅下降的情况。
大量的技术研究人员正通过使用声学超结构来解决上述问题。声学超结构一般是由设计的特定周期性人工结构来实现对特定频段吸、隔声性能的大幅提升,目前研究较多的超结构种类有Helmholtz式、空间折叠卷曲式、薄膜式、薄板式、组合式等。其中,Helmholtz式、空间折叠卷曲式及组合式声学超结构的构造通常十分复杂,多采用3D打印等增材制造形式来开展试验研究,其生产成本很高而难以直接大批量应用。薄膜式声学超结构构造比较简单,但为获得较好的低频隔声效果,薄膜材料的模量需要做的很低,通常选用硅胶、EVA等有机弹性材料,这些材料的耐久性较差不适合长期使用,而且,薄膜式声学超结构的隔声效果还会受到薄膜框架的刚度大小及薄膜预紧力稳定性的影响,批量化应用也比较困难。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型旨在提出一种轻质宽频隔声板结构,以解决现有技术中双层隔声结构的低频隔声性能不足、共振频段隔声性能大幅下降的问题。
为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:
一种轻质宽频隔声板结构,从隔声板一侧到另外一侧依次包括表层、镂空吸音层、连续吸音层、空气层、连续吸音层、表层,在所述镂空吸音层内部周期性地嵌设有调谐质量块,所述调谐质量块的外侧与所述表层的内侧或连续吸音层的内侧连接,所述调谐质量块的其他侧面与所述镂空吸音层或连续吸音层断开。
进一步的,所述镂空吸音层内部形成有周期性分布的镂空结构,所述调谐质量块嵌设于述镂空吸音层的镂空结构中。
进一步的,所述连续吸音层设置为一层或多层。
进一步的,还包括有外侧连续吸音层,所述外侧连续吸音层设置在所述表层与镂空吸音层之间,所述调谐质量块的外侧直接连接在所述外侧连续吸音层的内侧。
进一步的,所述外侧连续吸音层首先与表层直接连接,所述镂空吸音层与外侧连续吸音层连接,内侧的连续吸音层与所述镂空吸音层连接。
进一步的,所述调谐质量块与表层之间还设置弹性垫层。
进一步的,所述调谐质量块的形状设置为圆形、正方形、“+”字形、六边形、矩形、三角形、“米”字型中的至少一种。
进一步的,所述镂空吸音层的镂空结构呈矩形阵列或三角形阵列或六边形阵列周期性结构分布。
进一步的,所述表层的致密性大于连续吸音层和镂空吸音层。
进一步的,所述调谐质量块的硬度大于连续吸音层和镂空吸音层的硬度。
相对于现有技术,本实用新型所述的轻质宽频隔声板结构具有以下优势:
本实用新型在双层隔声板之间部分填充吸音材料,使隔声板具备一定的吸音能力,进一步提高中高频段的隔声性能,在传统“双层隔声”结构上设置声学超结构及吸声材料,同时提高低频和高频隔声性能;双层格隔声板的表层作为声学超结构层使用,无需额外增加声学超结构层;声学超结构通过改变不同的质量块形状、大小、间距来调节不同的隔声频段,最终形成一种轻质且可同时覆盖低频和中高频的宽频隔声结构;此外,声学超结构的质量块嵌于镂空的吸音材料之间,节省空间。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述的轻质宽频隔声板结构示意图;
图2为本实用新型实施例所述的调谐质量块设置由弹性垫层的轻质宽频隔声板结构示意图;
图3为本实用新型实施例所述的吸音层设置为多层的轻质宽频隔声板结构示意图;
图4为本实用新型实施例所述的镂空形状为正方形的镂空吸音层示意图;
图5为本实用新型实施例所述的镂空形状为圆形的镂空吸音层示意图;
图6为本实用新型实施例所述的镂空形状为十字形的镂空吸音层示意图;
图7为本实用新型实施例所述的镂空形状为正方形和圆形的镂空吸音层示意图;
图8为本实用新型实施例所述的镂空形状为长条形的镂空吸音层示意图;
图9为本实用新型实施例一所述的随质量块质量增加隔声高峰降低的声量示意图;
图10为本实用新型实施例二所述的随质量块间距增加隔声高峰降低的声量示意图;
图11为本实用新型实施例三所述的采用两层不同的结构进行组合的隔声高峰示意图。
附图标记说明:
1-表层;2-镂空吸音层,3-连续吸音层,4-空气层,5-调谐质量块,6-弹性垫层,7-外侧连续吸音层
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。另外,对下述具体实施方式中涉及到方位作简要说明:在实施例中所提到的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方向或位置关系,是指附图中所示的方位或位置关系,术语“在…上”是指由…元件直接支撑,或由通过集成到该元件中或由该元件支撑的另一元件的该元件间接支撑。
低频隔声性能主要受隔声“质量定律”影响,且低频隔声性能不足是几乎所有结构都有的,一般分布在100~500Hz的整个频率范围内;而共振导致的隔声性能下降主要受结构的模态特性影响,下降频段主要出现在共振频率附近,该频率主要与双层结构的质量、刚度及空气层厚度层参数有关。
如图1~8所示,一种轻质宽频隔声板结构,从隔声板一侧到另外一侧依次包括表层1、镂空吸音层2、连续吸音层3、空气层4、连续吸音层3、表层1,在镂空吸音层2内部周期性地嵌设有调谐质量块5,调谐质量块5的外侧与表层1的内侧或连续吸音层3的内侧连接,调谐质量块5的除外侧之外的面与镂空吸音层2或连续吸音层3断开,通过增加质量块的质量和/或增加相邻质量块之间的间距来降低隔声高峰。使得轻质宽频隔声板结构由常规隔声结构变成板状声学超结构,该声学超结构将质量块直接或间接连接在表层上,不需要额外的质量块固定结构,也不需要设置框架,可通过调整质量块的重量、大小、间距等实现特定频段尤其是低频频段的隔声性能大幅提升,与现有技术中质量越大隔声量越大的隔声“质量定律”相比,本申请通过低质量的隔声板结构、在低频段即能形成较大的隔声量,不需要质量过大的隔声板结构。
镂空吸音层2内部形成有周期性分布的镂空结构,调谐质量块5嵌设于镂空吸音层2的镂空结构中。镂空吸音层2与表层1直接连接,同时调谐质量块5与隔声板直接耦合连接.
作为本实用新型实施例的一种,如图3所示,连续吸音层3可设置一层或多层,不同的连续吸音层的材质可不同。优选的,当连续吸音层3设置为多层时,还包括有外侧连续吸音层7,外侧连续吸音层7设置在表层1与镂空吸音层2之间,此时调谐质量块5的外侧可直接连接在外侧连续吸音层7的内侧。外侧连续吸音层7首先与表层1直接连接,镂空吸音层2与外侧连续吸音层7连接,内侧的连续吸音层3与镂空吸音层2连接。
作为本实用新型实施例的一种,如图2所示,调谐质量块5与表层1板之间还可设置弹性垫层6,增加弹性垫层6可以使质量块与表层之间的连接刚度降低,从而获得更低的隔声频率。
本实施例中,调谐质量块5的形状可以为圆形、正方形、“+”字形、六边形、矩形、三角形、“米”字型等,镂空吸音层的镂空结构呈对应的形状,镂空层的镂空结构呈矩形阵列、三角形阵列、六边形阵列等周期性结构分布。如图4~8所示,镂空形状可以呈正方形、圆形、六边形或长条形等形式分布,且镂空形状可以为大正方形和小圆形交替分布,大正方形和小圆形呈正方形周期分布。进一步的,当镂空形状为长条形时,长条状的镂空呈一维周期性分布,对应的质量块也设置为长条形结构。
在本实施方式中,表层1为致密的材料,包括但不限于复合材料板、铝板、铝合金板、铁皮、钢板、塑料板等;
连续吸音层和镂空吸音层的材质为轻质多孔材料,包括但不限于酚醛泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、玻璃棉/毡/毯、陶瓷纤维棉/毡/纸、岩棉板/毡、气凝胶毡、膨胀珍珠岩、泡沫玻璃等;
调谐质量块5的材质可以为铁块、钢块、铝块、铜块等金属材质,也可以为复合材料、塑料、尼龙等任何具有一定刚度且可提重量的材质;
进一步的,为防止连续吸音层的材料发生脱落,在连续吸音层3与空气层4的界面上还可设置网格布等构造。
镂空吸音层2、连续吸音层3、表层1、调谐质量块5之间的连接可采用冷粘粘接或热粘粘接连接;调谐质量块5与隔声板之间还可采用焊接连接。
本实施例提供的轻质宽频隔声板结构可在面密度较小的情况下实现高隔声性能。在表层板上耦合附加周期性阵列的调谐质量块后,表层板结构由常规隔声结构变成板状声学超结构,该声学超结构可通过调整质量块的重量、大小、间距等实现特定频段尤其是低频频段的隔声性能大幅提升,从而突破低频隔声“质量定律”;且在两个表层板上设置不同的声学超结构组合后,可实现两个以上不同频段的隔声性能提升,从而拓宽声学超结构的隔声带宽;在超结构之外,额外增加了吸音层(连续吸音层和镂空吸音层),吸音层材质为多孔吸音材料,其可有效吸收高频噪声。综上,通过在双层结构的基础上同时设置声学超结构和吸音层可同时提高对低频噪声和高频噪声的隔声量,从而实现宽频高隔声性能。
作为本实用新型实施例的一种,还提供了一种轻质宽频隔声板结构的制造方法,具体包括如下步骤:
步骤1:将表层板进行校平处理,将连续的吸音层切割加工成周期镂空吸音层;
步骤2:将镂空吸音层整体粘接至表层板上;
步骤3:将调谐质量块粘接或焊接至表层板上;
步骤4:将连续吸音层粘接至镂空吸音层上;
步骤5:将上述组件进行安装,两层板之间设置规定厚度的空气层。
实施例1
对于给定的结构,例如表层厚度为0.5mm、质量块间距为138mm、质量块为直径50mm的圆柱型结构,当改变质量块的重量m(可以通过改变质量块的高度来实现)时,不同质量块下形成不同频率的隔声高峰,如图9所示,
质量块重量m=31g时,在236Hz附近出现隔声高峰;
质量块重量m=46g时,在212Hz附近出现隔声高峰;
质量块重量m=62g时,在200Hz附近出现隔声高峰;
质量块重量m=77g时,在190Hz附近出现隔声高峰;
由此可见,其它参数不变的情况下,隔声高峰随着质量块的重量增大而降低,也就是说更低的频段可以获得更好的隔声性能。
实施例2
对给定的结构,例如表层厚度为0.5mm、质量块为直径50mm重量31g的圆柱体,当改变相邻质量块的间距时,不同间距下形成不同频率的隔声高峰,如图10所示,
质量块间距110mm时,在375Hz附近出现隔声高峰;
质量块间距125mm时,在300Hz附近出现隔声高峰;
质量块间距138mm时,在236Hz附近出现隔声高峰;
质量块间距150mm时,在190Hz附近出现隔声高峰;
由此可见,其它参数不变的情况下,隔声高峰随着质量块的间距增大而降低,也就是说更低的频段可以获得更好的隔声性能。
通过实施例一和实施例二的结果可知,如果要在特定频段实现较好的隔声效果,可以通过调节质量块的重量、间距等结构参数如来实现。另外,调节质量块的形状或大小也可实现类似的调节效果。
实施例3
如图11所示,采用两层不同的结构进行组合,在350Hz、450Hz附近形成了两个隔声高峰,从而形成较宽的高隔声频段。
虽然本实用新型披露如上,但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种轻质宽频隔声板结构,从隔声板一侧到另外一侧依次包括表层(1)、镂空吸音层(2)、连续吸音层(3)、空气层(4)、连续吸音层(3)、表层(1),其特征在于,在所述镂空吸音层(2)内部周期性地嵌设有调谐质量块(5),所述调谐质量块(5)的外侧与所述表层(1)的内侧或连续吸音层的内侧连接,所述调谐质量块(5)的除外侧之外的面与所述镂空吸音层(2)或连续吸音层(3)断开。
2.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述镂空吸音层(2)内部形成有周期性分布的镂空结构,所述调谐质量块(5)嵌设于述镂空吸音层(2)的镂空结构中。
3.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述连续吸音层(3)设置为一层或多层。
4.根据权利要求3所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,还包括有外侧连续吸音层(7),所述外侧连续吸音层(7)设置在所述表层(1)与镂空吸音层(2)之间,所述调谐质量块(5)的外侧直接连接在所述外侧连续吸音层(7)的内侧。
5.根据权利要求4所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述外侧连续吸音层(7)首先与表层(1)直接连接,所述镂空吸音层(2)与外侧连续吸音层(7)连接,内侧的连续吸音层(3)与所述镂空吸音层(2)连接。
6.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述调谐质量块(5)与表层(1)之间还设置弹性垫层(6)。
7.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述调谐质量块(5)的形状设置为圆形、正方形、“+”字形、六边形、矩形、三角形、“米”字型中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述镂空吸音层(2)的镂空结构呈矩形阵列或三角形阵列或六边形阵列周期性结构分布。
9.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述表层(1)的致密性大于连续吸音层(3)和镂空吸音层(2)。
10.根据权利要求1所述的轻质宽频隔声板结构,其特征在于,所述调谐质量块(5)的硬度大于连续吸音层和镂空吸音层的硬度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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