一种密度梯度阻性填充式复合吸声板的制作方法

【技术领域】

本发明涉及噪声控制装置领域，具体涉及一种密度梯度阻性填充式复合吸声板。

背景技术：

近年来，随着城市化进程的加快，土地资源日趋紧张，在变电站周边的建筑与人口密度逐步上升，与变电站相邻区域的声环境功能区基本以ii类区，甚至i类区为主。与此同时，国家于2008年底新颁布的强制性噪声排放标准《工业企业厂界环境噪声排放标准（gb12348–2008）》，对包括变电站在内的工业企业提出了更为严格的要求，许多在役变电站濒临或已经超标，引发的上访和群体性事件与日剧增。因此，妥善解决变电站的噪声问题，为周边社区营造一个宁静温馨的生活环境，已成为电网运行部门关注的焦点。

目前变电站噪声控制通常采用矿物质棉，如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等进行降噪工程建设，此类材料质轻、不燃、不腐、不易老化、价格低廉，从而在声学工程中获得了广泛的应用。但此类材料的主要缺点为低频吸声性能较差，以100～500hz平均吸声系数为例，10cm左右的矿物质棉类材料，其吸声系数不足0.4。除矿物棉类吸声材料外，有机多孔吸声材料也被应用于各类工程，但其燃烧性能分级往往难以达到a级，不能满足变电站建设需要。部分工程采用共振吸声结构治理低频噪声，但其有效吸声频带太窄，难以兼顾站内高频风机噪声。

参考文件：中国专利、公开号为cn203198313u，公开日为2013年09月18日，专利名称为微孔结构的聚酯纤维吸声板，其提供了一种带有微孔结构的多层复合式聚酯纤维吸声板，其低频吸声效果优良，但用于变电站降噪时不能较好的治理高频风机噪声。

中国专利、公开号为cn102842303a，公开日为2012年12月26日，专利名称为一种微孔纤维复合吸声板，其技术方案提供了一种由铝纤维板与微穿孔板复合而成的双共振吸收结构，尽管适用于变电站降噪，但铝纤维板与微穿孔板均为薄板，当共振幅度较大时可能会产生附加噪声。

技术实现要素：

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种密度梯度阻性填充式复合吸声板，本发明能够显著提升对变压器、电抗器等设备排放的电磁噪声，兼顾治理冷却风机噪声，达到低频高效、宽频有效的治理效果，同时耐受户外沙尘、雨淋、腐蚀等服役环境。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种密度梯度阻性填充式复合吸声板，包括共振吸声板、高容重阻性填充板、低容重阻性填充板和龙骨，所述低容重阻性填充板设置在墙壁上，在低容重阻性填充板的外围设置龙骨，在龙骨的端部设置高容重阻性填充板，所述高容重阻性填充板与低容重阻性填充板为间隔设置，在高容重阻性填充板的外侧设置共振吸声板形成所述的密度梯度阻性填充式复合吸声板。

所述的密度梯度阻性填充式复合吸声板，所述共振吸声板为铝纤维吸声材料或微穿孔吸声材料中的任意一种。

所述的密度梯度阻性填充式复合吸声板，所述高容重阻性填充板为玻璃棉或聚酯纤维或硅酸铝纤维中的任意一种。

所述的密度梯度阻性填充式复合吸声板，所述低容重阻性填充板为玻璃棉或聚酯纤维或硅酸铝纤维中的任意一种。

所述的密度梯度阻性填充式复合吸声板，所述高容重阻性填充板和低容重阻性填充板之间的距离为5～10cm。

所述的密度梯度阻性填充式复合吸声板，所述龙骨为轻钢龙骨。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明所述的一种密度梯度阻性填充式复合吸声板，本发明为通过填充板的密度梯度强化低频阻性吸声，通过共振板的匹配扩宽吸声频带，其最外层为共振吸声板，高容重阻性填充板紧贴共振吸声板内壁面，低容重阻性填充板紧贴墙壁，高容重阻性填充板与低容重阻性填充板间留有空腔，由于填充板容重的变化，共振吸声的匹配强化，共振吸声板的低频、中高频吸声性能得以提升，100～500hz平均吸声系数大于0.7，平均降噪系数大于0.8，而且耐候优良、不燃不腐，适用于变电站、换流站噪声的治理。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明实施例1中复合板的吸声系数曲线；

图3是本发明实施例2中复合板的吸声系数曲线；

图4是本发明实施例3中复合板的吸声系数曲线；

图5是本发明实施例4中复合板的吸声系数曲线；

在图中：1、共振吸声板；2、高容重阻性填充板；3、低容重阻性填充板；4、龙骨；5、墙壁。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1所述的一种密度梯度阻性填充式复合吸声板，包括共振吸声板1、高容重阻性填充板2、低容重阻性填充板3和龙骨4，所述低容重阻性填充板3设置在墙壁5上，低容重阻性填充板3为玻璃棉或聚酯纤维或硅酸铝纤维中的任意一种，在低容重阻性填充板3的外围设置龙骨4，所述龙骨4为轻钢龙骨，在龙骨4的端部设置高容重阻性填充板2，所述高容重阻性填充板2为玻璃棉或聚酯纤维或硅酸铝纤维中的任意一种，所述高容重阻性填充板2和低容重阻性填充板3之间的距离为5～10cm，所述高容重阻性填充板2与低容重阻性填充板3为间隔设置，在高容重阻性填充板2的外侧设置共振吸声板1，所述共振吸声板1为铝纤维吸声材料或微穿孔吸声材料中的任意一种。

本发明的吸声原理耦合了密度梯度结构阻性吸声与共振吸声的作用：高容重阻性填充板2贴附在共振吸声板1的内壁，增加了孔径附近的空气阻力，提高了阻性耗能效果；低容重阻性填充板3贴附于墙壁5，低容重阻性填充板3与高容重阻性填充板2间留有一定空腔。低容重阻性填充板3、高容重阻性填充板2通过龙骨4、螺栓相互连接，组成密度梯度填充式复合吸声板。声波进入吸声板内部，经过共振吸声板1、高容重阻性填充板2后到达低容重阻性填充板3界面时，因界面阻抗特性的变化，在空腔内部来回发射，使得更多的声能量“陷落”在吸声板内部阻抗复合结构中，同时优化了阻性、共振吸声效果。复合吸声板的外部为铝制结构，内部为高耐候阻性材料，不燃腐蚀，服役性能良好，全寿命成本低于同类产品。

本发明采用阻抗复合式吸声结构，主要依靠共振吸声板1的共振吸声与密度梯度式填充材料的阻性吸声原理，发挥降噪功能。假设共振吸声板1的平均穿孔直径为d，则其声阻抗率为：

式中，为运动粘滞系数（为煤质切变粘滞系数）；为空气密度，为圆频率，t为共振板厚度，z1的实数部分为声阻率，虚数部分为声抗率。考虑到孔径两端声阻和声质量修正后，可得单个穿孔的声阻抗率为：

式中，和分别表示单个穿孔外侧和内侧（与高容重阻性填充板2接触）的声阻率修正值，和分别表示单个穿孔两段的声质量修正值，为材料的有效密度，为穿孔率。

假设高容重阻性填充板2的厚度为d1,低容重阻性填充板3的厚度为d2，高容重阻性填充板2与低容重阻性填充板3之间的空腔为d3。当吸声材料背后留有空腔，则高容重阻性填充板2的声阻抗率为

式中，，。为材料特性阻抗。低容重阻性填充板3无背腔，声阻抗率为

式中，为低容重阻性填充板3的特性阻抗。整个复合结构可看成共振吸声板1、高容重阻性填充板2、低容重阻性填充板3的串联，其声阻抗率为

其中，r和x分别为复合结构相对声阻抗率的实部和虚部，复合结构的无规则入射吸声系数为

因此，通过调整填充材料的容重，改变其特性阻抗，调整中间腔d3的厚度，均会影响整个复合吸声板的阻抗特性，最终优化其声学性能。

本发明的具体的实施例如下：

实施例1：

如图1所示，本发明的外壳部分，由共振吸声板1与龙骨4组成，通过螺栓固定于墙壁5上。共振吸声板1为微穿孔板，其内壁紧贴高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3则紧贴于墙壁5上。高容重阻性填充板2为48kg/m³的玻璃棉，低容重阻性填充板3为32kg/m³的玻璃棉，高容重阻性填充板2与低容重阻性填充板3之间的空腔厚度为8cm。

实施例2：

如图1所示，本发明的外壳部分，由共振吸声板1与龙骨4组成，通过螺栓固定于墙壁5上。共振吸声板1为面密度300g/m²铝纤维板，其内壁紧贴高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3则紧贴于墙壁5上。高容重阻性填充板2为48kg/m³的玻璃棉，低容重阻性填充板3为32kg/m³的聚酯纤维，高容重阻性填充板2与低容重阻性填充板3之间的空腔厚度为7cm。

实施例3：

如图1所示，本发明的外壳部分，由共振吸声板1与龙骨4组成，通过螺栓固定于墙壁5上。共振吸声板1为面密度300g/m²铝纤维板，其内壁紧贴高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3则紧贴于墙壁5上。高容重阻性填充板2为36kg/m³的聚酯纤维，低容重阻性填充板3为20kg/m³的聚酯纤维，高容重阻性填充板2与低容重阻性填充板3之间的空腔厚度为8cm。

实施例4：

如图1所示，本发明的外壳部分，由共振吸声板1与龙骨4组成，通过螺栓固定于墙壁5上。共振吸声板1为面密度300g/m²铝纤维板，其内壁紧贴高容重阻性填充板2，低容重阻性填充板3则紧贴于墙壁5上。高容重阻性填充板2为400kg/m³的硅酸铝纤维，低容重阻性填充板3为200kg/m³的硅酸铝纤维，高容重阻性填充板2与低容重阻性填充板3之间的空腔厚度为10cm。

将实施例1～4中的复合吸声板，按照国家标准gbt20247-2006《声学混响室吸声测量》，测量上述材料的吸声系数（sac曲线），结果见附图2～5。

本发明的主要效益如下：

（1）密度梯度式填充材料优化阻性吸声效果

本发明选用高容重阻性填充板2和低容重阻性填充板3构成密度梯度结构，相较于常规多孔材料，具有更加复杂的孔隙通道结构和阻抗特性，有利于吸收耗散低频噪声声能。

（2）阻抗复合式结构扩宽吸声频带

本发明采用共振吸声板1，与阻性填充体系匹配，组成阻抗复合式吸声结构。其中，高容重阻性填充板2紧贴共振吸声板1内壁，增加了孔径处的空气阻力，其孔隙率较低，低频吸声性能优良；低容重阻性填充板3紧贴墙壁5，其孔隙率较高，能够有效吸收高频噪声。高容重阻性填充板2和低容重阻性填充板3间留有空腔，噪声在其中来回反射，强化了共振吸声效应。上述吸声效应的叠加，提高了全频段的吸声性能。

（3）机械强度高，轻质防腐，耐候优良

采用铝制共振吸声板1与龙骨4作为主体结构材料，保证良好的连接、承重功能与较低的重量。填充材料通过螺栓与共振吸声板1、墙壁5紧固连接，不会轻易塌陷失效。各材料体系的耐候、耐久性均满足变电站长期服役要求。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。