寬頻片式消聲器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種寬頻片式消聲器，其包括消聲片外殼，由兩側(cè)的穿孔吸聲面板、上下蓋板和兩端封頭組成，兩穿孔吸聲面板的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有一定厚度的微粒吸聲板，微粒吸聲板與穿孔吸聲面板之間填充一定厚度的吸聲材料制作成吸聲層，吸聲材料采用三聚氰胺或玻璃棉，兩微粒吸聲板之間設(shè)置有隔板，隔板、微粒吸聲板與消聲片外殼圍成一定厚度的空腔，所述空腔僅通過(guò)微粒吸聲板上的連通孔隙與外界連通，該空腔作為背腔而形成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)，該消聲器在低、中、高頻段均具有優(yōu)良的吸聲性能，可保持與常規(guī)片式消聲器相同的外形結(jié)構(gòu)，以便于采用原有的工藝和生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】寬頻片式消聲器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種片式消聲器。

【背景技術(shù)】
[0002]片式消聲器被廣泛用來(lái)消除風(fēng)機(jī)等噪聲。其結(jié)構(gòu)是在消聲器外殼內(nèi)填入多孔吸聲材料，多孔材料一般采用玻璃棉、超細(xì)玻璃棉、巖棉等無(wú)機(jī)材料。
[0003]常規(guī)阻性片式消聲器通常在中高頻消聲性能方面表現(xiàn)良好，然而在低頻消聲性能方面，則差強(qiáng)人意，這是由多孔吸聲材料的特性所決定的。因此，如何對(duì)現(xiàn)有片式消聲器進(jìn)行改進(jìn)，使其同樣具有較好的低頻吸聲性能，是目前較為熱門的一個(gè)研究方向。
[0004]微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸聲性能佳的吸聲結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)微穿孔板的孔徑、孔距、穿孔率、板厚、空腔尺寸等參數(shù)改變微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)為一箱式結(jié)構(gòu)，其包括朝向聲源一側(cè)的微穿孔板，微穿孔板與通常為剛性板的背板相對(duì)，四周由側(cè)板將二者連接，微穿孔板與背板之間為空氣層所在的背腔，背板、側(cè)板上均無(wú)開孔，背腔僅經(jīng)由微穿孔板上的孔與外界相通。常規(guī)的微穿孔板想要在500Hz以下的低頻范圍內(nèi)獲得較好的吸聲性能，只能選擇較大的空腔，即空氣層厚度要比較厚，需達(dá)到400mm以上，這在實(shí)際應(yīng)用中受到較大的限制，而且由于微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶較窄，通常不超過(guò)2個(gè)倍頻帶，共振吸聲系數(shù)較低。
[0005]是否能夠?qū)⑽⒋┛装逦暯Y(jié)構(gòu)與常規(guī)阻性片式消聲器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)組合，從而形成一種在低、中、高頻均有較佳吸聲性能的寬頻片式消聲器呢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有片式消聲器低頻吸聲性能較差的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在低、中、高頻均有較佳吸聲性能的寬頻片式消聲器。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:寬頻片式消聲器，包括消聲片外殼，消聲片外殼包括兩側(cè)的穿孔吸聲面板，兩穿孔吸聲面板的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有微孔吸聲板，微孔吸聲板與穿孔吸聲面板之間填充吸聲材料制作成吸聲層，兩微孔吸聲板之間設(shè)置有隔板，隔板、微孔吸聲板與消聲片外殼之間形成空腔，所述空腔僅通過(guò)微孔吸聲板上的孔與外界連通。
[0008]所述微孔吸聲板米用微粒吸聲板，所述微孔吸聲板米用微粒吸聲板，所述微粒吸聲板包括粘結(jié)劑和微粒，所述微粒外表面覆蓋一層粘結(jié)劑，覆蓋粘結(jié)劑后的微粒的角形系數(shù)小于1.3 ;所述微粒包括骨架顆粒和填充顆粒，骨架顆粒構(gòu)成吸聲板骨架，填充顆粒進(jìn)入骨架顆粒間的孔隙形成吸聲縫隙。
[0009]所述微粒吸聲板所采用的微粒為20?60目的風(fēng)積沙。
[0010]所述微粒吸聲板所采用的微粒為40?60目的風(fēng)積沙。
[0011]所述微粒吸聲板的厚度不超過(guò)10mm。
[0012]所述微粒吸聲板的內(nèi)部設(shè)置有加強(qiáng)筋。
[0013]所述空腔的厚度H=40?100mm。
[0014]所述吸聲材料的厚度為50?100mm。
[0015]所述消聲片外殼由兩側(cè)的穿孔吸聲面板、上下蓋板和兩端封頭組成。
[0016]所述隔板設(shè)置于兩微孔吸聲板之間的中間位置，且隔板上設(shè)置有筋板。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:在低、中、高頻段均具有優(yōu)良的吸聲性能，可保持與常規(guī)片式消聲器相同的外形結(jié)構(gòu)，以便于采用原有的工藝和生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是常規(guī)片式消聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明寬頻片式消聲器的主視圖。
[0020]圖3是圖2的左視圖。
[0021]圖4是圖2的俯視圖。
[0022]圖5是圖2中采用的微粒吸聲板的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6是圖2中采用的微粒吸聲板的微觀結(jié)構(gòu)的另一示意圖。
[0024]圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例1與同規(guī)格常規(guī)片式消聲器的吸聲系數(shù)曲線圖。
[0025]圖中標(biāo)記為:微粒1、連通縫隙2、半連通縫隙3、穿孔吸聲面板4、空腔5、蓋板6、封頭7、加強(qiáng)筋8、隔板9、微粒吸聲板10、吸聲層11、吸聲填充材料12、支承釘13、加強(qiáng)筋板14、筋板15。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]參見圖1，常規(guī)片式消聲器包括由兩側(cè)的穿孔吸聲面板4、上下蓋板6和兩端封頭7組成的消聲片外殼，消聲片外殼內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)筋板14和吸聲填充材料12，穿孔吸聲面板I上連接有布置在片式消聲器的厚度方向上的多根支承釘13，支承釘13的長(zhǎng)度與片式消聲器的厚度相適配，支承釘13在穿孔吸聲面板4的板面上間隔地布置。
[0028]如圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實(shí)用新型的寬頻片式消聲器包括消聲片外殼，消聲片外殼包括兩側(cè)的穿孔吸聲面板4,兩穿孔吸聲面板4的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有微孔吸聲板，微孔吸聲板與穿孔吸聲面板4之間填充吸聲材料制作成吸聲層11，兩微孔吸聲板之間設(shè)置有隔板9，隔板9、微孔吸聲板與消聲片外殼之間形成空腔5，所述空腔5僅通過(guò)微孔吸聲板上的孔與外界連通，空腔5作為背腔，內(nèi)置的微孔吸聲板、隔板9與消聲片外殼共同形成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)，在一定程度上改善了低頻消聲性能，同時(shí)又以微孔吸聲板固定吸聲材料，從而可保留吸聲層11，保留了傳統(tǒng)片式阻性消聲器所優(yōu)良的中高頻消聲性能，得到了一種寬頻的片式消聲器。換句話說(shuō)，寬頻片式消聲器的低頻特性是由微孔吸聲板及空腔所形成的共振腔貢獻(xiàn)的，而中、高頻特性是由吸聲材料貢獻(xiàn)的。
[0029]根據(jù)現(xiàn)有理論，微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能與穿孔率、背腔厚度、孔徑、板厚有關(guān)。低的穿孔率雖然對(duì)吸聲峰值有利，但是吸聲頻帶不寬，單獨(dú)改變穿孔率不能同時(shí)獲得高的吸聲系數(shù)和寬的吸聲頻帶。如果背腔厚度減小，低頻的吸聲性能下降，而高頻的吸聲系數(shù)有所上升；如果背腔厚度增加，吸聲系數(shù)的峰值將向低頻移動(dòng)，低頻吸聲性能隨著背腔厚度的增加有所改善。孔徑對(duì)吸聲系數(shù)的最大值有很明顯的影響，吸聲系數(shù)隨孔徑的減小而迅速增加，孔徑的減小還同時(shí)可以拓寬吸聲頻帶，但加工很小的穿孔孔徑會(huì)給加工工藝帶來(lái)困難，增加成本。微穿孔板的吸聲系數(shù)隨著板厚的增加而增加，原因也是短管增加，導(dǎo)致聲阻增加。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)板厚增加，吸聲系數(shù)峰值向低頻方向移動(dòng)。因此，微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)還未得到廣泛的應(yīng)用。
[0030]根據(jù)發(fā)明人近期的研究，所述微孔吸聲板除可以采用微穿孔板以外，更推薦采用微粒吸聲板10，就該種微粒吸聲板， 申請(qǐng)人:于2014年7月22日向中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交了申請(qǐng)?zhí)枮?014103477351的發(fā)明申請(qǐng)“一種微粒吸聲板及其制備方法”，所述微粒吸聲板10是由不同直徑的微粒I先外裹一層粘結(jié)劑后再相互連結(jié)而成，覆蓋粘結(jié)劑后的微粒I的角形系數(shù)小于1.3，更接近圓球形的微粒外形有利于在微粒之間形成間隙所述微粒I包括較大粒徑的骨架顆粒和較小粒徑的填充顆粒，骨架顆粒相互靠結(jié)，構(gòu)成吸聲板骨架，填充顆粒由于粒徑小，可進(jìn)入骨架顆粒間的間隙，而形成小于所述間隙的縫隙，所述縫隙包括能夠與相鄰縫隙相通的連通縫隙2和不能夠與相鄰縫隙相通的半連通縫隙3，連通縫隙2相當(dāng)于曲折的微孔，使得微粒吸聲板10同樣能夠形成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)，并且由于微粒直徑的不同，形成了大小不完全相同的連通縫隙2，從而在較寬的吸聲頻帶都具有良好的低頻吸聲效果，同時(shí)半連通縫隙3的存在使得微粒吸聲板10兼具一定的隔聲效果，極大的改善了低頻消聲性能。當(dāng)寬頻聲波進(jìn)入寬頻片式消聲器后，中、高頻聲波進(jìn)入吸聲層11時(shí)，引起縫隙中的空氣振動(dòng)。由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能；此外，孔隙中的空氣與孔壁、纖維之間的熱傳導(dǎo)，也會(huì)引起熱損失，使聲能衰減。當(dāng)?shù)皖l聲波進(jìn)入微粒吸聲板10時(shí)，不同直徑的微粒相互擠靠而形成的縫隙相當(dāng)于一個(gè)個(gè)不同直徑的微孔，與其后的空腔形成一個(gè)典型的微孔共振結(jié)構(gòu)。每個(gè)不同直徑的微孔都相對(duì)應(yīng)有一個(gè)共振峰值，當(dāng)把數(shù)個(gè)不同的共振峰值疊加在一起時(shí)，對(duì)外就呈現(xiàn)出能跨越100-800HZ頻寬的共振峰。
[0031]經(jīng)實(shí)際監(jiān)測(cè)，這種寬頻片式消聲器在低頻段的吸聲系數(shù)比傳統(tǒng)的阻性消聲器提高了近一倍，亦優(yōu)于單純的采用微穿孔板制作的同樣厚度背腔的微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的消聲性倉(cāng)泛。
[0032]發(fā)明人進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，選擇合適的微粒形狀尤其是選擇適當(dāng)角形系數(shù)的微粒，并選擇適當(dāng)?shù)奈⒘Ｅ浔染湍塬@得更多有利于吸聲的連通縫隙2。為保證縫隙的均勻分布與縫隙大小的一致性，微粒的圓度是十分重要的。若微粒呈多邊形，微粒間的間隙將會(huì)變小。以各種形狀的物體緊密擠靠形成的縫隙相比，圓形物體擠靠形成的間隙為最大。因此，為得到更好的低頻吸聲性能，所述微粒吸聲板所采用的微粒I為20?60目的風(fēng)積沙，其吸聲系數(shù)可以從100-800HZ都具有0.57以上。
[0033]根據(jù)發(fā)明人的研究，以微粒吸聲板做成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)時(shí)，所述微粒吸聲板的厚度在一定范圍內(nèi)越厚，低頻吸聲性能越好，但在超過(guò)1mm之后，性能改善已經(jīng)不明顯，因此建議微粒吸聲板的厚度不超過(guò)10_，以減輕整臺(tái)消聲器的質(zhì)量，兼顧吸聲性能和經(jīng)濟(jì)性。
[0034]由于微粒吸聲板為粘結(jié)而成，且厚度不厚，為了增加強(qiáng)度，最好在所述微粒吸聲板的內(nèi)部設(shè)置有加強(qiáng)筋，常規(guī)的，加強(qiáng)筋可以是一層金屬格柵或一片高強(qiáng)度塑料網(wǎng)等。
[0035]根據(jù)發(fā)明人的研究，所述空腔5的厚度建議在H=40?100mm，過(guò)薄則低頻吸聲性能改善不太明顯，過(guò)厚雖然性能更好，但整臺(tái)消聲器的尺寸過(guò)大。
[0036]根據(jù)發(fā)明人的研究，所述吸聲材料的厚度為50?100mm，過(guò)薄則中高頻吸聲性能不夠好，過(guò)厚雖然性能更好，但整臺(tái)消聲器的尺寸過(guò)大。
[0037]建議吸聲材料采用阻性吸聲材料,推薦采用容重為4kg/m3的離心玻璃棉或6?8kg/m3三聚氰胺，以減輕整臺(tái)消聲器的質(zhì)量。
[0038]此外，為保證本實(shí)用新型寬頻片式消聲器與現(xiàn)有片式消聲器外觀上的一致性，以便于采用相同的生產(chǎn)線完成制作，所述消聲片外殼由兩側(cè)的穿孔吸聲面板4、上下蓋板6和兩端封頭7組成。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]參見圖1，如圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實(shí)用新型的寬頻片式消聲器包括消聲片外殼，由兩側(cè)的穿孔吸聲面板4、上下蓋板6和兩端封頭7組成，兩穿孔吸聲面板4的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有1mm厚度的微粒吸聲板10，微粒吸聲板10所采用的微粒為40?60目的風(fēng)積沙，微粒吸聲板10與穿孔吸聲面板4之間填充50mm厚度的吸聲材料制作成吸聲層11，吸聲材料采用容重為24kg/m3的超細(xì)玻璃棉，兩微粒吸聲板10之間設(shè)置有隔板9，隔板9、微粒吸聲板10與消聲片外殼之間形成厚度為40mm的空腔5，所述空腔5僅通過(guò)微粒吸聲板10上的連通孔隙2與外界連通，空腔5作為背腔，微粒吸聲板10、隔板9與消聲片外殼共同形成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)。
[0041]以上述寬頻片式消聲器與外形尺寸相同的常規(guī)阻性片式消聲器進(jìn)行性能比較，結(jié)果如下表I所示:
[0042]表I 寬頻片式消聲器與阻性片式消聲器垂直入射吸聲系數(shù)對(duì)比表
[0043]
爾段(Hz) IlOO |125 |160 丨200 丨250 丨315 丨400 丨500 丨630 丨800 丨1000 丨1250 丨1600 |平均 TοΓ?Γ 0.08 07ΤΓ 0.15 0Γ22" 0.30 0.38 0.37 0.60 0.78 0.87 0.93 0.98 0.47
F|θ.16 |θ.23 |θ.32 |θ.43 |θ.54 |θ.65 |θ.70 |θ.78 |θ.97 |θ.96 |θ.95 |θ.95 |θ.99 |θ.71
[0044]注:Α-阻性片式消聲器，B-寬頻片式消聲器。
[0045]實(shí)施例2:
[0046]參見圖1，如圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實(shí)用新型的寬頻片式消聲器包括消聲片外殼，由兩側(cè)的穿孔吸聲面板4、上下蓋板6和兩端封頭7組成，兩穿孔吸聲面板4的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有30mm厚度的微粒吸聲板10，微粒吸聲板10所采用的微粒為40?60目的風(fēng)積沙，微粒吸聲板10與穿孔吸聲面板4之間填充50mm厚度的吸聲材料制作成吸聲層11，吸聲材料采用容重為24kg/m3的超細(xì)玻璃棉，兩微粒吸聲板10之間設(shè)置有隔板9，隔板9、微粒吸聲板10與消聲片外殼之間形成厚度為20mm的空腔5，所述空腔5僅通過(guò)微粒吸聲板10上的連通孔隙2與外界連通，空腔5作為背腔，微粒吸聲板10、隔板9與消聲片外殼共同形成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)。其性能與實(shí)施例1相似，但成本高于實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.寬頻片式消聲器，包括消聲片外殼，消聲片外殼包括兩側(cè)的穿孔吸聲面板(4)，其特征是:兩穿孔吸聲面板(4)的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有微孔吸聲板,微孔吸聲板與穿孔吸聲面板(4)之間填充吸聲材料制作成吸聲層(11)，兩微孔吸聲板之間設(shè)置有隔板(9)，隔板(9)、微孔吸聲板與消聲片外殼之間形成空腔(5)，所述空腔(5)僅通過(guò)微孔吸聲板上的孔與外界連通。
2.如權(quán)利要求1所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述微孔吸聲板采用微粒吸聲板(10)，所述微粒吸聲板(10)包括粘結(jié)劑和微粒(I )，所述微粒(I)外表面覆蓋一層粘結(jié)劑，覆蓋粘結(jié)劑后的微粒(I)的角形系數(shù)小于1.3 ;所述微粒(I)包括骨架顆粒和填充顆粒，骨架顆粒構(gòu)成吸聲板骨架，填充顆粒進(jìn)入骨架顆粒間的孔隙形成吸聲縫隙。
3.如權(quán)利要求2所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述微粒吸聲板(10)所采用的微粒(I)為20?60目的風(fēng)積沙。
4.如權(quán)利要求2所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述微粒吸聲板(10)所采用的微粒(I)為40?60目的風(fēng)積沙。
5.如權(quán)利要求2所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述微粒吸聲板(10)的厚度不超過(guò) 10mnin
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述空腔(5)的厚度H=40 ?100mm。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述吸聲材料的厚度為 10 ?100mm。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述消聲片外殼由兩側(cè)的穿孔吸聲面板(4)、上下蓋板(6)和兩端封頭(7)組成。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的寬頻片式消聲器，其特征是:所述隔板(9)設(shè)置于兩微孔吸聲板之間的中間位置，且隔板(9 )上設(shè)置有筋板。
【文檔編號(hào)】G10K11/165GK204010667SQ201420441019
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】錢偉鑫, 沈加曙 申請(qǐng)人:四川正升聲學(xué)科技有限公司