專利名稱：吸音元件和該元件的制造及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸音元件，該元件的制造和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
在此一技術(shù)領(lǐng)域中有各種不同的吸音元件。安裝在天花板上的消音材料通常由多孔板構(gòu)成，吸音毛氈或其他一些纖維基材料的吸音材料放在多孔板的后邊。這些多孔板離開實(shí)際天花板一定距離安放。這種情況以及吸音材料本身也需要空間的事實(shí)意味著室內(nèi)可用高度減小。纖維、玻璃纖維或石棉制成的其他種類的消音板有許多缺點(diǎn)，主要是不僅在裝修過程中也在拆除過程中處理它們有害于健康。泡沫塑料也用作吸音元件，這些材料的明顯缺陷是易燃。泡沫塑料壽命短，隨后就會脫落。
瑞典專利207484披露了一種吸音元件，用于天花板、墻體或相似場合中。依據(jù)這一專利，該元件由一個單層板或一長卷材料構(gòu)成，上面制作有許多排平行的開口，在鄰近的平行裂口之間的元件部分被壓離板平面，所述部分通過下垂片與元件聯(lián)結(jié)。所有的突出部分在一個平面上，該平面平行于板平面但在板平面外面。開口由垂直于材料平面的大小相同的裂口組成。每一裂口緊靠著板材并且緊靠著通過下垂片與板相連的突出部分。這些突出部分基本平行于板材。如果壓出的突出部分的上表面仍低于板的下表面，該專利則認(rèn)為沒有形成裂口，即，該專利權(quán)利要求不包括一個通過板的單獨(dú)豎直的裂口，但是突出部分必須制成使其突出部分基本上被壓離板的表面。
瑞典公開文本394126披露了一種相似結(jié)構(gòu)，它所披露的金屬板有許多形狀象平行棱的突出部，每一個突出部由位于兩個縱向裂口之間的部分金屬板構(gòu)成，其中每個突出部的切開表面被從板的中部平面上向外推出。
還有一些帶各種形狀的突出裂口與一層吸音添加材料結(jié)合所得的組合板，例如，瑞典公開文本325694和美國專利2009512中所舉實(shí)施例。
除上述板之外，還有壓縮纖維和多孔材料的各種吸音片，可與板結(jié)合或分開使用。
現(xiàn)有技術(shù)的一般特征是聲音由相當(dāng)大的開孔和裂口穿過板，板本身成了共鳴吸收體，為了進(jìn)一步增加能量損耗，即增大聲音吸收，在開孔和裂口后面放置一個氣流阻擋層。
這些早期的帶孔吸音片是Helmholtz共振型的，即，板上帶有孔的共振吸收體距離剛性墻壁一定距離安裝。
在H.V.Fuchs的文章“Einsatz mikroperforierer Platten alsschallabsorber mit inharenter Dampfung”,Acustica 81卷(1995),107--116頁中，披露了另一種聲音吸收體的原理。
該文披露了利用微孔板獲得寬波段吸收的方法。這一方法背后的原理是小開孔內(nèi)的剪切力的影響有效消弱了空氣中的振動(=聲音)，這樣獲得了寬波段吸收，而無須應(yīng)用添加纖維或其他多孔材料。文中的開孔是由激光束制得的。
盡管如此，從上面引述的文章可以得到結(jié)論如下制造這些板的費(fèi)用可觀，并且當(dāng)硬質(zhì)和/或厚壁材料費(fèi)用昂貴時使得它們難以應(yīng)用。從1950年就開始討論微孔理論，但是制造這么多這么小的孔的種種困難妨礙了將微孔實(shí)際用作聲音吸收件。
這樣，依照該領(lǐng)域現(xiàn)狀的消聲元件，如Helmholtz型共振器，除了先提出的缺點(diǎn)外，還有一個缺點(diǎn)是為在較寬頻率范圍內(nèi)獲得所要的吸音性能必須應(yīng)用組合材料。
我已指出，例如象上述文章中那樣用激光束制造微孔吸音元件非常昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是獲得一種吸音元件，它具有寬波段吸音特征，由一個易于裝配和制造并且無需纖維或類似材料夾層的單板構(gòu)成。
另一個目的是獲得一種吸音元件，能容易地制成二維或三維，能夠進(jìn)行焊接，并且即使用高壓噴頭或用包括不同種清洗劑的其他清洗技術(shù)也能方便地進(jìn)行清洗。
另一個目的是得到一種吸音元件，由于它的制造方法而具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
另一個目的是得到一種吸音元件，可以阻燃，并且能耐嚴(yán)酷條件，例如腐蝕性環(huán)境。
還有一個目的是得到一種具有裝飾效果的吸音元件。
依照本發(fā)明的吸音元件和制造這種吸音元件的方法，它令人驚異的顯示出，能夠在基本全部的實(shí)際波段區(qū)間獲得優(yōu)異的吸音效果。權(quán)利要求1和8的特征部分所定義的元件和制造它的一種方法可達(dá)到上述目的。
這種元件和工藝得到了一種簡單而不復(fù)雜的元件，它易于制造和安裝，能耐高溫，能耐所要的化學(xué)環(huán)境，并且是自我支撐的。
本發(fā)明的元件，可變形，可焊接，又薄又輕，便于安裝。
依照本發(fā)明的元件，通過改變每平方米的裂口數(shù)目和改變裂口形狀還能適應(yīng)不同聲學(xué)要求，還可以預(yù)見，它具有這樣的性能，即能夠剪裁出滿足不同需要的元件或元件系統(tǒng)。
該元件還顯示出能高效消除機(jī)器噪音。這樣，它可以用于發(fā)動機(jī)組件、機(jī)加工工具和車輛。當(dāng)用于消音器時，可以用本發(fā)明元件制造部分或全部消音器。
該元件適合用于上述用途，不僅是因?yàn)閮?yōu)異的加工成形性能和能夠用已知技術(shù)如焊接來結(jié)合該元件和金屬結(jié)構(gòu)，而且還因?yàn)槠渚哂凶枞夹阅芎涂上葱阅艿忍攸c(diǎn)。
本發(fā)明的元件和方法的進(jìn)一步特性在后附的權(quán)利要求中。
附圖簡介下面參照附圖描述本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明元件中一部分的實(shí)施例的平面圖。
圖2是顯示圖1元件部分表面的放大圖，對應(yīng)面積是4平方厘米。
圖3是顯示圖2中對應(yīng)于通過一些裂口的最寬處的標(biāo)記線的輪廓圖。
圖4顯示本發(fā)明元件兩個實(shí)施例吸收因子隨頻率變化的兩條對比曲線圖。
實(shí)施例圖1是本發(fā)明帶微裂口2的吸音元件1的一個實(shí)施例的局部平面圖，裂口形成的圖樣只是裂口的許多可能替換方案中的一例。除其他因素外，裂口之間的關(guān)系決定于裂口形成的表面部分的大小。當(dāng)然制作該圖案的目的可以是為獲得特殊的裝飾效果，又不排除改變裂口形狀和數(shù)量的可能性，以獲得所要的吸音效果。圖1中，元件上的裂口成排分布，排與排之間相互分開。因?yàn)樗兂陕晕Рy形，通過該圖案提高了元件剛度，當(dāng)然這意味著可以使用比不帶波紋形時更薄的材料。
圖2是圖1的放大圖，可以更細(xì)地看清裂口。圖中標(biāo)出了微裂口的最大寬度b和長度l。用一個一邊相對于另一邊有波形的刀具在材料卷上加工出所示實(shí)施例中的微裂口。以適當(dāng)?shù)膲毫κ┘釉诓牧习迳希彤a(chǎn)生了裂口2，以及第一和第二裂口邊3和4，即工具邊緣部分的突出齒壓在材料板上，材料板在一定的剪切力下，裂口的邊緣3將部分被壓離平面，產(chǎn)生了裂口2。部分5表明因操作使裂口邊緣3產(chǎn)生了輕微變形。圖中未顯示另一裂口邊緣4。可以用多種剪切方式對材料進(jìn)行加工。
當(dāng)然，在剪切操作中，控制壓力可使得裂口達(dá)到預(yù)定的長度和大小，同時材料不被切掉。在本發(fā)明范圍內(nèi)技術(shù)人員可以決定剪切操作的恰當(dāng)參數(shù)。例子中顯示出通過移動帶齒工具邊緣，在每個連續(xù)排之間的移位距離是齒間距的一半，這樣，裂口在縱向上呈之字行。
圖3示出沿圖2中直線Ⅲ-Ⅲ的截面簡圖。從圖中可以看出，微裂口2垂直于材料板1，圖中忽略了剪切操作造成的金屬局部變形，在制造裂口2的剪切操作中，剪切面6被壓出的距離大于材料板的厚度。隨后，轉(zhuǎn)動突出部分到多少突出于材料板的預(yù)定位置上。
參照各圖，尤其是圖2，可以決定微裂口的形狀。裂口為細(xì)長形的，兩端較窄，基本處于元件平面上。通過改變裂口的寬度可以吸收較寬頻率范圍的音波，即，不同波長的音波被不同寬度的裂口吸收。
裂口的恰當(dāng)長度是3-20毫米，4-10毫米的長度效果較好，長度最好是5-6毫米。元件平板上裂口的最大寬度在0.01-0.8毫米之間，0.05-0.5毫米之間更好，最佳范圍在0.1-0.4毫米之間。
圖4顯示了本發(fā)明兩個不同實(shí)施例的吸收曲線。實(shí)線A顯示的吸收曲線是元件依照ISO356標(biāo)準(zhǔn)安裝，距離墻壁150毫米。曲線B顯示的是當(dāng)兩個相同的元件迭放安裝時的吸收情況，一個距離墻壁100毫米，另一個150毫米。測試中所用元件都是相同的，即，所有使用的元件形狀和裂口數(shù)目相同。圖中可以看出，與只用一個單一元件相比兩個單個的元件迭放安裝在整個的頻率范圍內(nèi)吸音效果更好。盡管多個元件的效果大致如實(shí)施例中所示，不同設(shè)計(不同的離開尺寸和密度)的元件測試出的曲線多少不同。
制造元件的材料最好是金屬。例如不銹鋼，鋁，和鋁合金。當(dāng)然也可以用其他金屬或合金。在某些應(yīng)用場合中，也可以考慮使用合適的塑料。
當(dāng)然，本發(fā)明元件也可以制造成尺寸不一的便于安裝的形狀，也可以形成卷狀或板狀，隨后切割以適應(yīng)不同目的。這些元件也可以與開口無關(guān)地通過某些處理如皺褶等加強(qiáng)。便于安裝形狀可制成帶框架和緊固件等，這對于技術(shù)人員是顯而易見的。在不背離下面專利要求的范圍下，技術(shù)人員可以進(jìn)行其他的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種吸音元件，由上面帶有孔的板材組成，其特征在于，板材是自我支撐的，這些孔是由在板的寬度和長度方向上相隔開分布的微裂口(1)構(gòu)成，其中至少靠近每個裂口的一部分板被局部地壓離板平面。
2.如權(quán)利要求1所述吸音元件，其特征在于，材料板上被輕微輾壓局部壓離的部分被部分地回到材料平面。
3.如上述任一權(quán)利要求中所述的吸音元件，其特征在于，微裂口的最大寬度是0.01-0.8毫米，0.05-0.8毫米之間更好，最好在0.1-0.4毫米之間。
4.如上述任一權(quán)利要求中所述的吸音元件，其特征在于，微裂口的長度為3-20毫米，4-10毫米之間更好，最好在5-6毫米之間。
5.如上述任一權(quán)利要求中所述的吸音元件，其特征在于，材料板的孔隙率為10-40％，15-30％更好，最好在20-30％。
6.如上述任一權(quán)利要求中所述的吸音元件，其特征在于，材料板的厚度為0.1-10毫米，最好為0.1-5毫米。
7.如上述任一權(quán)利要求中所述的吸音元件，其特征在于，材料板是金屬的，最好是不銹鋼、鋁或鋁合金。
8.如權(quán)利要求1-6的任何一個所述的吸音元件，其特征在于，材料板是塑料的。
9.一種吸音元件系統(tǒng)，其特征在于，至少兩個按照權(quán)利要求1-7中的任何單板接合成一個單元，或至少兩個所述元件平行安置，相互間分開一個預(yù)定的距離。
10.一種制造如權(quán)利要求1-7的任何一項中所述的吸音元件的方法，其特征在于，用剪切工具加工材料板(1)，剪切工具制成能沿板的長度和寬度隔開預(yù)定距離對板加壓，產(chǎn)生微裂口(2)形式的孔，其中被加工的板局部裂開，至少靠近裂口的一部分板被全部或部分地壓出材料平面。
11.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于，被輕微輾壓工藝制成的材料板突出部分全部或部分地回到板平面。
12.如權(quán)利要求1-7或8的任何一項中所述的吸音元件，用作建筑和通風(fēng)和供暖工業(yè)的吸音元件。
13.如權(quán)利要求1-7或8的任何一項中所述的吸音元件，用于消弱車間機(jī)械和車輛的噪音。
14.如權(quán)利要求1-8的任何一項中所述的吸音元件，用作發(fā)動機(jī)構(gòu)件的隔音材料。
15.如權(quán)利要求1-7或8的任何一項中所述的吸音元件，用在消聲器上。
16.如權(quán)利要求10-13的任何一項中所述的應(yīng)用，其特征在于，用至少兩個如權(quán)利要求1-7的吸音元件接合成一個系統(tǒng)，或裝成雙層或多層，相互間分開預(yù)定的距離。
17.應(yīng)用如權(quán)利要求1-7或8的任何一項中所述的吸音元件作的吸音設(shè)備，其特征在于，所述一個或多個元件形成預(yù)定的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括上面帶孔的板材的吸音元件和它的制法,其中材料板是自我支撐的,這些孔是在板的長度和寬度方向上相互分開預(yù)定距離排列的微裂口(1),板上至少靠近每個裂口的一部分板被部分地壓離材料平面。本發(fā)明的制造程序包括用剪切工具加工板材,剪切工具用于以足夠的壓力在板上預(yù)定地點(diǎn)制造微裂口,板上部分板材料裂開,至少靠近每一個微裂口的一部分板被壓離材料平面。
文檔編號F02B77/13GK1209852SQ9719189
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月25日
發(fā)明者戴爾·克尼泊斯苔恩 申請人:戴爾·克尼泊斯苔恩