一種密度梯度阻性填充式復合吸聲板的制作方法

【技術領域】

本發(fā)明涉及噪聲控制裝置領域，具體涉及一種密度梯度阻性填充式復合吸聲板。

背景技術：

近年來，隨著城市化進程的加快，土地資源日趨緊張，在變電站周邊的建筑與人口密度逐步上升，與變電站相鄰區(qū)域的聲環(huán)境功能區(qū)基本以ii類區(qū)，甚至i類區(qū)為主。與此同時，國家于2008年底新頒布的強制性噪聲排放標準《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準（gb12348–2008）》，對包括變電站在內(nèi)的工業(yè)企業(yè)提出了更為嚴格的要求，許多在役變電站瀕臨或已經(jīng)超標，引發(fā)的上訪和群體性事件與日劇增。因此，妥善解決變電站的噪聲問題，為周邊社區(qū)營造一個寧靜溫馨的生活環(huán)境，已成為電網(wǎng)運行部門關注的焦點。

目前變電站噪聲控制通常采用礦物質(zhì)棉，如玻璃棉、礦渣棉和巖棉等進行降噪工程建設，此類材料質(zhì)輕、不燃、不腐、不易老化、價格低廉，從而在聲學工程中獲得了廣泛的應用。但此類材料的主要缺點為低頻吸聲性能較差，以100～500hz平均吸聲系數(shù)為例，10cm左右的礦物質(zhì)棉類材料，其吸聲系數(shù)不足0.4。除礦物棉類吸聲材料外，有機多孔吸聲材料也被應用于各類工程，但其燃燒性能分級往往難以達到a級，不能滿足變電站建設需要。部分工程采用共振吸聲結(jié)構(gòu)治理低頻噪聲，但其有效吸聲頻帶太窄，難以兼顧站內(nèi)高頻風機噪聲。

參考文件：中國專利、公開號為cn203198313u，公開日為2013年09月18日，專利名稱為微孔結(jié)構(gòu)的聚酯纖維吸聲板，其提供了一種帶有微孔結(jié)構(gòu)的多層復合式聚酯纖維吸聲板，其低頻吸聲效果優(yōu)良，但用于變電站降噪時不能較好的治理高頻風機噪聲。

中國專利、公開號為cn102842303a，公開日為2012年12月26日，專利名稱為一種微孔纖維復合吸聲板，其技術方案提供了一種由鋁纖維板與微穿孔板復合而成的雙共振吸收結(jié)構(gòu)，盡管適用于變電站降噪，但鋁纖維板與微穿孔板均為薄板，當共振幅度較大時可能會產(chǎn)生附加噪聲。

技術實現(xiàn)要素：

為克服背景技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種密度梯度阻性填充式復合吸聲板，本發(fā)明能夠顯著提升對變壓器、電抗器等設備排放的電磁噪聲，兼顧治理冷卻風機噪聲，達到低頻高效、寬頻有效的治理效果，同時耐受戶外沙塵、雨淋、腐蝕等服役環(huán)境。

為實現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術方案：

一種密度梯度阻性填充式復合吸聲板，包括共振吸聲板、高容重阻性填充板、低容重阻性填充板和龍骨，所述低容重阻性填充板設置在墻壁上，在低容重阻性填充板的外圍設置龍骨，在龍骨的端部設置高容重阻性填充板，所述高容重阻性填充板與低容重阻性填充板為間隔設置，在高容重阻性填充板的外側(cè)設置共振吸聲板形成所述的密度梯度阻性填充式復合吸聲板。

所述的密度梯度阻性填充式復合吸聲板，所述共振吸聲板為鋁纖維吸聲材料或微穿孔吸聲材料中的任意一種。

所述的密度梯度阻性填充式復合吸聲板，所述高容重阻性填充板為玻璃棉或聚酯纖維或硅酸鋁纖維中的任意一種。

所述的密度梯度阻性填充式復合吸聲板，所述低容重阻性填充板為玻璃棉或聚酯纖維或硅酸鋁纖維中的任意一種。

所述的密度梯度阻性填充式復合吸聲板，所述高容重阻性填充板和低容重阻性填充板之間的距離為5～10cm。

所述的密度梯度阻性填充式復合吸聲板，所述龍骨為輕鋼龍骨。

采用如上所述的技術方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性：

本發(fā)明所述的一種密度梯度阻性填充式復合吸聲板，本發(fā)明為通過填充板的密度梯度強化低頻阻性吸聲，通過共振板的匹配擴寬吸聲頻帶，其最外層為共振吸聲板，高容重阻性填充板緊貼共振吸聲板內(nèi)壁面，低容重阻性填充板緊貼墻壁，高容重阻性填充板與低容重阻性填充板間留有空腔，由于填充板容重的變化，共振吸聲的匹配強化，共振吸聲板的低頻、中高頻吸聲性能得以提升，100～500hz平均吸聲系數(shù)大于0.7，平均降噪系數(shù)大于0.8，而且耐候優(yōu)良、不燃不腐，適用于變電站、換流站噪聲的治理。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中復合板的吸聲系數(shù)曲線；

圖3是本發(fā)明實施例2中復合板的吸聲系數(shù)曲線；

圖4是本發(fā)明實施例3中復合板的吸聲系數(shù)曲線；

圖5是本發(fā)明實施例4中復合板的吸聲系數(shù)曲線；

在圖中：1、共振吸聲板；2、高容重阻性填充板；3、低容重阻性填充板；4、龍骨；5、墻壁。

【具體實施方式】

通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；

結(jié)合附圖1所述的一種密度梯度阻性填充式復合吸聲板，包括共振吸聲板1、高容重阻性填充板2、低容重阻性填充板3和龍骨4，所述低容重阻性填充板3設置在墻壁5上，低容重阻性填充板3為玻璃棉或聚酯纖維或硅酸鋁纖維中的任意一種，在低容重阻性填充板3的外圍設置龍骨4，所述龍骨4為輕鋼龍骨，在龍骨4的端部設置高容重阻性填充板2，所述高容重阻性填充板2為玻璃棉或聚酯纖維或硅酸鋁纖維中的任意一種，所述高容重阻性填充板2和低容重阻性填充板3之間的距離為5～10cm，所述高容重阻性填充板2與低容重阻性填充板3為間隔設置，在高容重阻性填充板2的外側(cè)設置共振吸聲板1，所述共振吸聲板1為鋁纖維吸聲材料或微穿孔吸聲材料中的任意一種。

本發(fā)明的吸聲原理耦合了密度梯度結(jié)構(gòu)阻性吸聲與共振吸聲的作用：高容重阻性填充板2貼附在共振吸聲板1的內(nèi)壁，增加了孔徑附近的空氣阻力，提高了阻性耗能效果；低容重阻性填充板3貼附于墻壁5，低容重阻性填充板3與高容重阻性填充板2間留有一定空腔。低容重阻性填充板3、高容重阻性填充板2通過龍骨4、螺栓相互連接，組成密度梯度填充式復合吸聲板。聲波進入吸聲板內(nèi)部，經(jīng)過共振吸聲板1、高容重阻性填充板2后到達低容重阻性填充板3界面時，因界面阻抗特性的變化，在空腔內(nèi)部來回發(fā)射，使得更多的聲能量“陷落”在吸聲板內(nèi)部阻抗復合結(jié)構(gòu)中，同時優(yōu)化了阻性、共振吸聲效果。復合吸聲板的外部為鋁制結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高耐候阻性材料，不燃腐蝕，服役性能良好，全壽命成本低于同類產(chǎn)品。

本發(fā)明采用阻抗復合式吸聲結(jié)構(gòu)，主要依靠共振吸聲板1的共振吸聲與密度梯度式填充材料的阻性吸聲原理，發(fā)揮降噪功能。假設共振吸聲板1的平均穿孔直徑為d，則其聲阻抗率為：

式中，為運動粘滯系數(shù)（為煤質(zhì)切變粘滯系數(shù)）；為空氣密度，為圓頻率，t為共振板厚度，z1的實數(shù)部分為聲阻率，虛數(shù)部分為聲抗率。考慮到孔徑兩端聲阻和聲質(zhì)量修正后，可得單個穿孔的聲阻抗率為：

式中，和分別表示單個穿孔外側(cè)和內(nèi)側(cè)（與高容重阻性填充板2接觸）的聲阻率修正值，和分別表示單個穿孔兩段的聲質(zhì)量修正值，為材料的有效密度，為穿孔率。

假設高容重阻性填充板2的厚度為d1,低容重阻性填充板3的厚度為d2，高容重阻性填充板2與低容重阻性填充板3之間的空腔為d3。當吸聲材料背后留有空腔，則高容重阻性填充板2的聲阻抗率為

式中，，。為材料特性阻抗。低容重阻性填充板3無背腔，聲阻抗率為

式中，為低容重阻性填充板3的特性阻抗。整個復合結(jié)構(gòu)可看成共振吸聲板1、高容重阻性填充板2、低容重阻性填充板3的串聯(lián)，其聲阻抗率為

其中，r和x分別為復合結(jié)構(gòu)相對聲阻抗率的實部和虛部，復合結(jié)構(gòu)的無規(guī)則入射吸聲系數(shù)為

因此，通過調(diào)整填充材料的容重，改變其特性阻抗，調(diào)整中間腔d3的厚度，均會影響整個復合吸聲板的阻抗特性，最終優(yōu)化其聲學性能。

本發(fā)明的具體的實施例如下：

實施例1：

如圖1所示，本發(fā)明的外殼部分，由共振吸聲板1與龍骨4組成，通過螺栓固定于墻壁5上。共振吸聲板1為微穿孔板，其內(nèi)壁緊貼高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3則緊貼于墻壁5上。高容重阻性填充板2為48kg/m³的玻璃棉，低容重阻性填充板3為32kg/m³的玻璃棉，高容重阻性填充板2與低容重阻性填充板3之間的空腔厚度為8cm。

實施例2：

如圖1所示，本發(fā)明的外殼部分，由共振吸聲板1與龍骨4組成，通過螺栓固定于墻壁5上。共振吸聲板1為面密度300g/m²鋁纖維板，其內(nèi)壁緊貼高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3則緊貼于墻壁5上。高容重阻性填充板2為48kg/m³的玻璃棉，低容重阻性填充板3為32kg/m³的聚酯纖維，高容重阻性填充板2與低容重阻性填充板3之間的空腔厚度為7cm。

實施例3：

如圖1所示，本發(fā)明的外殼部分，由共振吸聲板1與龍骨4組成，通過螺栓固定于墻壁5上。共振吸聲板1為面密度300g/m²鋁纖維板，其內(nèi)壁緊貼高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3則緊貼于墻壁5上。高容重阻性填充板2為36kg/m³的聚酯纖維，低容重阻性填充板3為20kg/m³的聚酯纖維，高容重阻性填充板2與低容重阻性填充板3之間的空腔厚度為8cm。

實施例4：

如圖1所示，本發(fā)明的外殼部分，由共振吸聲板1與龍骨4組成，通過螺栓固定于墻壁5上。共振吸聲板1為面密度300g/m²鋁纖維板，其內(nèi)壁緊貼高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3則緊貼于墻壁5上。高容重阻性填充板2為400kg/m³的硅酸鋁纖維，低容重阻性填充板3為200kg/m³的硅酸鋁纖維，高容重阻性填充板2與低容重阻性填充板3之間的空腔厚度為10cm。

將實施例1～4中的復合吸聲板，按照國家標準gbt20247-2006《聲學混響室吸聲測量》，測量上述材料的吸聲系數(shù)（sac曲線），結(jié)果見附圖2～5。

本發(fā)明的主要效益如下：

（1）密度梯度式填充材料優(yōu)化阻性吸聲效果

本發(fā)明選用高容重阻性填充板2和低容重阻性填充板3構(gòu)成密度梯度結(jié)構(gòu)，相較于常規(guī)多孔材料，具有更加復雜的孔隙通道結(jié)構(gòu)和阻抗特性，有利于吸收耗散低頻噪聲聲能。

（2）阻抗復合式結(jié)構(gòu)擴寬吸聲頻帶

本發(fā)明采用共振吸聲板1，與阻性填充體系匹配，組成阻抗復合式吸聲結(jié)構(gòu)。其中，高容重阻性填充板2緊貼共振吸聲板1內(nèi)壁，增加了孔徑處的空氣阻力，其孔隙率較低，低頻吸聲性能優(yōu)良；低容重阻性填充板3緊貼墻壁5，其孔隙率較高，能夠有效吸收高頻噪聲。高容重阻性填充板2和低容重阻性填充板3間留有空腔，噪聲在其中來回反射，強化了共振吸聲效應。上述吸聲效應的疊加，提高了全頻段的吸聲性能。

（3）機械強度高，輕質(zhì)防腐，耐候優(yōu)良

采用鋁制共振吸聲板1與龍骨4作為主體結(jié)構(gòu)材料，保證良好的連接、承重功能與較低的重量。填充材料通過螺栓與共振吸聲板1、墻壁5緊固連接，不會輕易塌陷失效。各材料體系的耐候、耐久性均滿足變電站長期服役要求。

本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術。

為了公開本發(fā)明的目的而在本文中選用的實施例，當前認為是適宜的，但是，應了解的是，本發(fā)明旨在包括一切屬于本構(gòu)思和發(fā)明范圍內(nèi)的實施例的所有變化和改進。