一种离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构及隔声罩

1.本发明涉及减振降噪领域，特别涉及一种离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构及隔声罩。


背景技术：

2.近些年来，随着环保要求的提高，对噪声危害及控制的研究越来越多，对于离心设备来说，当内部旋转部件高速旋转时，其带动周边气体进行运动，造成气体和固体间强烈的相互作用而发生气流噪声。像离心机等高速滚筒设备会产生较大噪声，噪声对工作环境及周围工作人员产生非常有害的影响，隔声罩作为降低噪声源噪声的有效外部措施之一，以其结构简单、制造容易、造价低、降噪效果好等优点，在工业生产中得到广泛应用。
3.如公告号为cn203272060u(公开日为2013年11月06日)的专利文件所公开的一种用于天然气压缩机的双层消音隔音罩。该消音隔音罩分为顶部隔音区和底部隔音区，在顶部隔音区的内部设置有消声片整体模块，所述消声片整体模块由多个可拆卸式消声片组成，在顶部隔音区的上端设置有顶部出风消声器和复合吸阳声板:在底部隔音区的侧面设置有进风消声器，在底部隔音区的内部设置有空冷器。该隔声罩设计整体阵噪量为20～30db。
4.又如公告号为cn111577577a(公开日为2020年04月26日)的专利文件所公开的隔声罩，包括圆筒形的侧围和密封盖在侧围顶部的顶盖，侧围和顶盖均包括用于吸收噪声的吸声层和用于阻挡噪声向外辐射的隔声层，吸声层和隔声层由内至外叠层粘接，所述的吸声层中至少具有两层吸声棉层，相邻的吸声棉层之间形成吸声腔并在吸声腔中设置可吸收中低频率噪声的吸声薄膜。该隔声罩可对中低频噪声进行有效吸收，提高对中低频噪声的吸声效率，提高降噪可靠性。
5.现有隔声罩结构大多较为复杂，对安装空间有一定的要求，且不便于日常巡检和定期检修，因此有待进一步改进。


技术实现要素：

6.为解决上述现有技术中隔声罩结构大多较为复杂的不足，本发明提供一种离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构，具有内壳层和外壳层的双层壳结构，且内壳层上分布有若干微孔；
7.由所述外壳层向所述内壳层的方向依次设有自由阻尼层、粗纤维吸声层、致密隔声层、细纤维吸声层和聚氨酯pu层。
8.在一实施例中，所述内壳层上的微孔尺寸为0.1～10mm，且孔隙率不超过20％。
9.在一实施例中，所述粗纤维吸声层的厚度为10～30mm，所述致密隔声层的厚度为0.5～2mm，所述细纤维吸声层的厚度为5～20mm。
10.在一实施例中，所述粗纤维吸声层和细纤维吸声层的材质为具有纤维状聚集组织的有机纤维或无机纤维、以及具有多孔结构的开孔型泡沫或塑料。
11.在一实施例中，所述自由阻尼层的厚度为所述外壳层厚度的2～3倍。
12.在一实施例中，所述内壳层的厚度为0.2～2mm，所述外壳层的厚度为1～10mm。
13.在一实施例中，所述内壳层和外壳层的材质可为不锈钢或铝合金材质。
14.本发明还提供一种隔声罩，包括罩体，所述罩体采用如上任意所述的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构制作而成，且所述内壳层和外壳层分别位于所述罩体的内侧和外侧。
15.在一实施例中，所述罩体包括一曲面结构部和两平面结构部，所述两平面结构部位于所述曲面结构部的两侧以构成具有容纳离心设备的腔体。
16.在一实施例中，所述隔声罩上还设有用于与离心设备机体连接的锁紧压条，且所述锁紧压条与离心设备机体连接的端面开设有弧形凹槽。
17.基于上述，与现有技术相比，本发明提供的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构，采用了“全频域吸声隔声”的设计理念，能够从高、中、低频进行宽频域的吸隔声。噪声通过微穿孔板，进入双层壳夹层，通过聚氨酯pu层、细纤维吸声层、致密隔声层、粗纤维吸声层，噪声被不同吸声材料从高中低频，进行全频域吸声隔声。自由阻尼层使隔声罩外壳层振动减小，降低振动噪声的辐射，从而整体降低设备的噪声，很大程度上改善了现场工作人员的工作环境。
18.本发明提供的隔声罩不仅可实现全频域吸声隔声，而且对离心设备的旋转部件采用全包裹方式，有效减小噪声传播。
19.本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
21.图1为本发明提供的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构的实施例正视图；
22.图2为图1中a处的放大示意图；
23.图3为本发明提供的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构的立体图。
24.图4为本发明提供的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构呈现内部结构的立体图；
25.图5为锁紧压条的结构示意图；
26.图6为曲折式的迷宫式扰流板实施例示意图；
27.图7为回旋式的迷宫式扰流板实施例示意图；
28.图8为分散式的迷宫式扰流板实施例示意图。
29.附图标记：
30.10 外壳层
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20 自由阻尼层
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30 粗纤维吸声层
31.40 致密隔声层
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50 细纤维吸声层
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60 聚氨酯pu层
32.70 内壳层
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80 迷宫扰流板
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90 挡板
33.71 微孔
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100 锁紧压条
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101 弧形凹槽
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
36.参照图1至图4，本发明提供一种离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构的实施例，具有内壳层70和外壳层10的双层壳结构。
37.参照图2，内壳层70和外壳层10还设置有多个填充层，具体地，由外壳层10向内壳层70的方向依次设有自由阻尼层20、粗纤维吸声层30、致密隔声层40、细纤维吸声层50和聚氨酯pu层60。
38.具体固定方式为自由阻尼层20是涂布在外壳层10内表面；粗纤维吸声层30、致密隔声层40、细纤维吸声层50、聚氨酯pu层60是层压在一起，通过内壳层70将上述填充层封在内壳层70和外壳层10之间。需要说明的是，涂料层是预先将涂料放在模具中成膜，然后将与其他填充层压在一起。
39.具体地，自由阻尼层20为粘弹性阻尼材料，根据设备要求，可以使用油性或水性粘弹性阻尼材料，粘弹性阻尼材料的作用是抑制外壳层振动，将振动能转化为热能，具有吸收部分机体引起外壳层振动的能量，减少振动噪声辐射的作用。
40.上述的油性弹性阻尼材料可为聚氨酯基阻尼涂料，水性弹性阻尼材料可选自爱尔家佳公司的air 3109舰船用阻尼涂料、air 3101多功能水性阻尼涂料或air 3101m水性防腐阻尼涂料等。
41.粗纤维吸声层30和细纤维吸声层50的材质可采用具有纤维状聚集组织的有机纤维或无机纤维机及其制品、以及具有多孔结构的开孔型泡沫或塑料等，粗纤维吸声层30和细纤维吸声层50的区别在于材质的孔隙率的不同，其中，粗纤维吸声层30的孔隙率为50％～75％；细纤维吸声层50孔隙率为75％～95％。
42.致密隔声层40是阻尼类涂料，如丙烯酸类阻尼涂料、聚氨酯类阻尼涂料等，其三者的区别是密度和孔隙率不同，从而对不同频率分量的噪声进行阻隔和吸收。
43.粗纤维吸声层30主要作用是吸收低频噪声；致密隔声层40位于粗纤维吸声层30和细纤维吸声层50之间，主要作用是隔挡高频噪声；细纤维吸声层50主要作用是吸收中频噪
声。
44.聚氨酯pu层60主要作用是阻挡噪声向外传播，该聚氨酯pu层很薄，有pu层和无pu层的隔声效果差距很大。同时，pu层将细纤维材料包覆，以防细纤维材料堵塞的内壳层70上的微孔，或阻挡细纤维材料通过微孔漏进设备内部，从而影响产品品质。
45.本发明提供的复合层结构，通过在双层壳结构内填充有聚氨酯pu层、细纤维吸声层、致密隔声层、粗纤维吸声层、自由阻尼层，噪声被不同吸声材料从高中低频，进行全频域吸声隔声，同时自由阻尼层可使外壳层振动减小，降低振动噪声的辐射，从而整体降低了设备的噪声。
46.在一实施例中，所述内壳层70上的微孔71尺寸为0.1～10mm，且孔隙率超过20％，孔隙率的大小主要影响频率范围，当孔隙率大于20％时，微穿孔板的声质量很小，其声学作用降低。
47.在一实施例中，所述粗纤维吸声层30的厚度为10～30mm，所述致密隔声层40的厚度为0.5～2mm，所述细纤维吸声层50的厚度为5～20mm。经试验证明，粗纤维吸声层30的厚度小于10mm，吸声效率大大降低，大于30mm后，吸声效果变化不大，且增加了壳体厚度、质量和成本。同理，致密隔声层40和细纤维吸声层50也存在同样的问题，在此不再赘述。
48.在一实施例中，所述自由阻尼层20的厚度为所述外壳层10厚度的2～3倍，自由阻尼层20的厚度过低，阻尼效果不是特别明显，过高，则其阻尼效果提升得不是特别明显，且成本升高。
49.在一实施例中，所述内壳层70的厚度为0.2～2mm，所述外壳层10的厚度为1～10mm。
50.在一实施例中，所述内壳层70和外壳层10的材质可为不锈钢或铝合金材质，但不限于此，其中，不锈钢优选304不锈钢，由于内壳层70需要微穿孔，为了便于加工，内壳层70优选采用铝合金等密度小的金属材料。
51.本发明提供的复合层结构可以用于制作隔声罩，为此，参照图4，本发明还提供一种隔声罩，包括罩体，罩体采用如上任意所述的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构制作而成，且内壳层70和外壳层10分别位于罩体的内侧和外侧，罩体的形状和尺寸可根据内部待安装的旋转部件的形状和转速而定；由于内壳层70为微穿孔结构，即内壳层70上分布有若干微孔71，还可用于平衡隔声罩内的气压。
52.具体隔声原理：
53.采用本发明提供的隔声罩将离心设备包裹在内，当旋转设备高速运转时，会带动周围的空气高速旋转，形成空气噪声。内壳层上的微孔用于平衡隔声罩内的气压，噪声通过内壳层的微穿孔结构被初步削弱，依次通过聚氨酯pu层、细纤维吸声层、致密吸声层、粗纤维吸声层，噪声依次被细纤维吸声层吸收中频噪声，被致密隔声层吸收高频噪声，被粗纤维吸声层吸收低频噪声，从而达到全频域吸声隔声，有效减小了噪声传播，自由阻尼层吸收部分机体引起的外壳层的振动能，减少振动噪声辐射，从而整体降低了设备的噪声，很大程度上改善了现场工作人员的工作环境。
54.在一实施例中，如图4所示，隔声罩的两侧均上还设有用于与离心设备机体连接的锁紧压条100，且锁紧压条100与离心设备机体连接的端面开设有弧形凹槽101。本发明提供的隔声罩通过锁紧压条100与离心设备机体连接，形成全包裹形，参照图5，锁紧压条100与
机体连接的断面还开设有弧形凹槽101，增强其密封阻隔效果。
55.在一实施例中，罩体包括一曲面结构部和两平面结构部，两平面结构部位于所述曲面结构部的两侧以构成具有容纳离心设备的腔体，参照图4，内壳层70位于该曲面结构部的凹侧，外壳层10位于该曲面结构部的凸侧，如图1所示的实施例中该曲面结构部为呈近似半圆形的曲面结构。
56.罩体可由一曲面结构部和两平面结构部通过拼接方式制作而成或通过一体成型得到,这种罩体结构可对离心设备进行全方位包裹，有效减小噪声传播。
57.在一实施例中，参照图2或图4，罩体的内壳层70上还设有迷宫式扰流板80，通过在内壳层70背离外壳层10的一侧设置迷宫式扰流板80，迷宫式扰流板80通过改变旋转部件周围气流速度和流向，增加声波在空气中的耗散，减少气体噪声形成，起到减少噪声源的作用。
58.迷宫式扰流板80的具体结构样式至少包括曲折式迷宫，见图6、回旋式迷宫，见图7和分散式迷宫，见图8。
59.迷宫式扰流板80在内壳层70上的设置面积在整个内壳层的内表面覆盖率为100％。
60.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的离心设备使用的宽频域吸声的复合层结构采用了“全频域吸声隔声”的设计理念，能够从高、中、低频进行宽频域的吸隔声。同时，具有结构简单、性能优异的特点，具有广阔的应用前景。设备运转时，旋转部件高速旋转，会带动周围空气高速旋转，形成空气噪声。
61.另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
62.尽管本文中较多的使用了诸如外壳层、自由阻尼层、粗纤维吸声层、致密隔声层、细纤维吸声层、聚氨酯pu层、内壳层、迷宫扰流板、挡板、微孔等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
63.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。