噪声屏障和包括该噪声屏障的装置的制作方法

噪声屏障和包括该噪声屏障的装置
1.本发明涉及一种噪声屏障，其被配置成放置在气流路径中以用于衰减在气流中沿该路径传播的声音。该噪声屏障具有一个或多个通孔以使得该气流能够穿过该噪声屏障。该噪声屏障是由至少一种声音衰减聚合物泡沫，尤其是聚氨酯泡沫，制成的。它具有被配置成被该气流的空气冲击在一表面区段上的一个侧面，该表面区段在与所述表面区段相拟合的平面上的正交投影中具有预定表面积。
2.存在许多设施、装置、装备，其中沿着特定路径(通常从入口到出口)生成气流，并且其中同时声音/噪声沿着此相同路径传播。噪声屏障可被用于衰减在所述气流的方向上或在相反方向上从该设施、装置或装备出来的这种声音传播。它们尤其可以用于其中生成气流以用于冷却目的的风冷装置中。该装置可以例如是发电机组(即，用于生成电力的发动机-发电机)、空气压缩机、数据存储室、冰箱等。这些噪声屏障还可被用于生成气流的其他装置中，例如在集尘器、真空吸尘器、以及加热/通风/空调装置(hvac)中，或其中例如在通风装置生成气流。
3.us 7 712 576揭示了噪声屏障，更具体而言是用于电子装备的吸声结构。该电子装备包括用于沿该装备吹送冷却空气的鼓风机。根据该美国专利的现有技术部分，已知将相对较厚的吸声聚合物泡沫体块放置在鼓风机前面，在它们之间提供通道以使冷却空气能够流过这些泡沫块。这种噪声屏障的缺点是所需的泡沫厚度，这对安装空间、操纵等造成限制。为了使噪声屏障更有效，us 7712 576提出了制备聚氨酯泡沫的百叶窗板并且使这些百叶窗板相对于气流以倾斜的位置彼此固定，这样使得噪声不能以直线穿过噪声屏障中的槽缝。因此，该噪声不能在不撞击该泡沫材料的情况下穿过该噪声屏障并且由此被吸收。百叶窗板本身不仅可以是倾斜的，而且可以在截面视图中具有v形或u形。
4.在us 7 712 576中没有揭示用于制造百叶窗板的聚氨酯泡沫材料的性质。然而，它固有地应该具有相对高的刚性，因为不同的聚氨酯百叶窗板在两侧均设置有螺纹孔以使得能够通过螺钉将它们固定至吸声结构的框架。
5.在asadi等人在journal of theoretical and applied vibration and acoustics(理论与应用振动与声学杂志)，1(2)122-132(2015)的论文“effect of non-acoustic properties on the sound absorption of polyurethane foams(非声学特性对聚氨酯泡沫的吸声的影响)”中描述了聚氨酯泡沫的不同特性对其吸声系数的影响。这些特性包括biot参数，即泡沫的孔隙度、气流阻抗率(resistivity)、弯曲度、粘性特性长度和热特性长度。对于不同频率，发现吸声系数随着气流阻抗率增加而增加。用气流阻抗率范围从500至约20000n.s/m4的泡沫进行了测试。根据作者，对于气流阻抗率存在最佳值，因为气流阻抗率的进一步增加将阻止声波渗透到泡沫中。
6.wo 00/15697揭示了用作隔音材料的热塑性聚合物泡沫。这些泡沫用针进行机械冲压以打开泡孔，以便获得足够低的气流阻抗率，从而适合用作吸声材料。通常，发现特定的气流阻力(resistance)越小，冲孔泡沫的吸声系数越大。冲孔泡沫的气流阻抗率最优选地小于50000n.s/m4。us 5 504 281揭示了一种噪声屏障，该噪声屏障不包括聚合物泡沫而是包括多孔材料，该多孔材料包括在它们的接触点处烧结和/或结合在一起的颗粒。该多孔
材料具有仅约20％至约60％的间隙孔隙度。它具有非常高的杨氏模量，它等于82737kpa或甚至更高。如果模量较低，则声音衰减将变差。这种声学材料对声音的衰减与质量定律性能相当。在示例中，在噪声屏障中形成通孔，这些通孔仅占据该噪声屏障的表面积的几个百分比。通过使用玻璃微泡作为颗粒，当与无孔颗粒板相比时，多孔材料能够实现相当的插入损耗值，但具有更好的背压性能和更小质量。然而，该多孔材料仍具有约200kg/m3的密度。
7.本发明的目的是提供一种由聚合物泡沫制成并且具有经改进的声音衰减特性的新的噪声屏障。
8.为此，根据本发明的噪声屏障的特征在于该噪声屏障的聚合物泡沫具有根据iso 9053-1：2018部分1测量的高于50000ns/m4的气流阻抗率，并且其特征在于，该噪声屏障的一个或多个通孔各自具有中心线和在垂直于其中心线的平面中测量的最小截面面积，所述最小截面面积的总和大于噪声屏障的被气流撞击的表面区段的所述预定表面积的10％。
9.该噪声屏障中的这些通孔的最小截面面积的总和在下文中被称为该噪声屏障的开放表面。聚合物泡沫定义为由聚合物材料形成的多孔泡沫，泡沫的孔通过发泡工艺形成。
10.本发明人已经用由具有不同气流阻抗率的聚合物泡沫制成的噪声屏障进行了声学测试，更具体而言是传输损耗测试。他们相当出人意料地发现，当进一步增加聚合物泡沫的气流阻抗率至高于50 000ns/m4的值时，经穿孔的噪声屏障的声学性能仍然得到显著改进。
11.在根据本发明的噪声屏障的实施例中，所述聚合物泡沫是聚氨酯泡沫。
12.不同的聚氨酯泡沫是可用的，或可以被制备，以实现所需的声学特性。
13.在根据本发明的、或根据前述实施例的噪声屏障的实施例中，所述聚合物泡沫具有如根据在应用物理学杂志(journal of applied physics)101(12)，2007中公开的出版物“m
é
thode de la masse manquante(缺失质量法)”测量的至少80％，优选地至少90％的开放孔隙度。
14.开放孔隙度被定义为互连空气体积相对于聚合物泡沫体的总体积的分数。发现开放孔隙度改进了设置有通孔的噪声屏障的噪声衰减特性。开放孔隙度使得噪声能够更容易地穿过泡沫本身，但是尽管如此，发现当设置有通孔时改进了泡沫的噪声衰减特性。发现更高的开放孔隙度增加了噪声吸收并且使得更少的噪声能够通过噪声屏障的孔来穿过噪声屏障。
15.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述聚合物泡沫具有根据iso 18437-5：2011测量的低于400kpa的动态杨氏模量。
16.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述气流阻抗率高于80000ns/m4，优选地高于140000ns/m4并且更优选地高于200000ns/m4。
17.本发明人已经相当出人意料地发现，当进一步增加该聚合物泡沫的气流阻抗率至如此高的值时，尽管该噪声屏障的聚合物泡沫增加了声波的反射，该穿孔噪声屏障的声学性能仍被相当大地改进。
18.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述气流阻抗率低于1000000ns/m4，优选地低于800000ns/m4并且更优选地低于600000ns/m4。
19.气流阻抗率优选地保持在这些上限以下，以维持聚合物泡沫的反射和吸收性能之间的合适平衡，从而实现噪声屏障的经改进的声学性能。
20.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述聚合物泡沫具有根据astm 18437-5：2011测量的低于250kpa，优选地低于200kpa的动态杨氏模量。
21.发现对于一些具有高气流阻抗率的聚合物泡沫，传输损失在低频率范围内显示峰值，即在100至2000hz的范围内，并且该峰值以通过使用具有较低动态杨氏模量的聚合物泡沫来避免。
22.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述聚合物泡沫具有根据iso 14125：1998/amd 1：2011测量的高于20kpa，优选地高于30kpa，并且更优选地高于50kpa的静态杨氏模量。
23.这样更高的静态杨氏模量的优点是该泡沫具有更高的刚度并且因此可以更好地抵抗由冲击该噪声屏障的气流施加在其上的力。
24.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述最小截面面积的总和大于所述预定表面积的20％并且优选地大于所述预定表面积的30％。
25.这个实施例能够实现穿过该噪声屏障的更高的气流。尤其对于这种更高的开放表面，该噪声屏障的聚合物泡沫的更高的气流阻抗率能够实现改进的噪声衰减特性。
26.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述最小截面面积的总和小于所述预定表面积的60％并且优选地小于所述预定表面积的50％。
27.低于所述上限的开放表面含量能够实现更好的噪声衰减特性，尤其是更大的声学传输损耗。
28.在根据本发明的或根据前述施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述通孔在它们的最小截面面积的位置处、并且在垂直于它们的中心线的所述平面中在它们的最小截面面积处测量的具有穿过所述中心线的最长直径以及穿过所述中心线的最短直径，所述最短直径大于所述最长直径的30％，优选地大于所述最长直径的50％。
29.通孔的这种截面形状的优点在于，将通孔分隔开的聚合物泡沫具有较大的机械强度，使得噪声屏障可以抵抗较高的气流速率，尤其是在聚合物泡沫具有在上文限定的上限和下限之间的静态杨氏模量的情况下。已经发现例如在us7712576中描述和解说的百叶窗板与在聚合物泡沫中切割并且不具有这样大的长度的通孔相比具有较小的机械强度。
30.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述最小截面面积的总和的80％以上是由具有所述最小截面面积中最大的那些通孔中的小于20个，优选地小于15个并且更优选地小于10个通孔形成的。
31.发现通孔的尺寸的增加比其开放表面的增加(即，通孔的最小截面面积的总和)对噪声屏障的声学性能具有较小的影响。针对该噪声屏障的相同开放表面含量，与更小的通孔相比，更大的通孔具有以下优点：它们对必须流经该噪声屏障的空气提供更小的阻力。因此，发现使用更少但更大的通孔可以实现更好的声学性能，从而提供更小的总开放表面，但是仍然能够实现通过噪声屏障的所需空气流速。确实已知的是，较大的孔对气流提供较小的阻力，使得较小的开放表面含量已经足以实现期望的透气性。
32.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述通孔具有用于所述气流的入口和出口，并且包具有在它们的入口的位置处在垂直于它们的中心线的平面中测量的截面面积大于在它们的出口的位置处在垂直于它们的中心线的平面
中测量的截面面积的通孔。
33.与具有恒定截面并且具有相同气流阻力的通孔相比，这样的孔(优选地是圆锥形的)可以提供经改进的声学性能。
34.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述通孔包括具有没有直线穿过其中的形状的通孔。
35.因为噪声不能沿着直线穿过这些孔，所以与具有其中直线可以穿过的通孔的噪声屏障相比，噪声屏障的声音衰减特性(尤其是传输损耗)得到改进。
36.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述通孔包括具有中心线不是直线的和/或与所述拟合的平面形成小于80
°
的角度的通孔。
37.此类非直线通孔或此类倾斜通孔将增加对穿过这些孔的声音的吸收。
38.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述通孔是通过从所述泡沫中去除材料而制成的，所述通孔优选地在所述泡沫中切割。
39.当通过去除泡沫材料制成通孔时，噪声屏障不需要由不同的泡沫件组装。切割通孔不仅比组装不同零件更容易且更便宜，而且由于噪声屏障是由单件制成的，聚合泡沫还可以具有更小的刚度。此外，切割的泡沫表面具有更高的粗糙度并且因此可以吸收更多的声学能量。这对于本发明的噪声屏障是特别有利的，其中聚合物泡沫具有相当高的气流阻力，使得声波较不容易地穿透到聚合物泡沫中以在其中被吸收。
40.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，它主要由所述聚合物泡沫组成。
41.噪声屏障因此易于生产，因为它仅仅必须由聚合物泡沫生产。它可以例如是从聚合物泡沫的块上切下的板。表述“主要由
……
组成”尤其是指该噪声屏障(尤其是其放置在气流中的部分)由至少80％重量，优选地至少90％重量的聚合物泡沫组成。
42.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述泡沫具有小于100kg/m3，优选地小于80kg/m3的密度。优选地，该泡沫的密度是大于15kg/m3并且更优选地大于20kg/m3。
43.在该密度范围内，可得到具有在上文定义的范围内的性能并且还具有用于用作噪声屏障的所需机械性能的聚合物泡沫，该噪声屏障可抵抗它被置于其中的气流。
44.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，噪声屏障被放置在气流的路径中以用于衰减沿此路径传播的声音。
45.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，噪声屏障被放置在其中传播噪声的气流路径中。
46.在根据本发明的或根据前述实施例中任一项所述的噪声屏障的实施例中，所述一个或多个通孔包括所述最小截面面积大于0.2cm2、或大于1.0cm2、或大于5.0cm2、或大于10.0cm2的至少一个通孔。优选地，这个通孔的最小截面面积是小于500cm2、或小于400cm2或小于300cm2。
47.具有这种最小截面面积的通孔有效地允许气流通过。较大的通孔对空气气流提供相对较小的阻力，使得由所述最小截面面积的总和限定的总开口表面可以减小。这样，可以改进噪声屏障的声学性能。
48.本发明还涉及一种装置，该装置在操作期间产生噪声并且该装置包括用于生成沿
穿过该装置的路径的气流的至少一个鼓风机。根据本发明，该装置的特征在于，其包括根据本发明的噪声屏障，该噪声屏障设置在所述气流的所述路径中。
49.在根据本发明的装置的实施例中，所述装置是由所述气流冷却的风冷装置。
50.在根据本发明的装置的另一实施例中，所述装置是被配置成从环境中吸入空气和/或将空气吹入到环境中的空气吹送装置和/或空气吸入装置，该装置尤其是集尘器或者加热和/或冷却装置。
51.从根据本发明的噪声屏障和装置的一些特定实施例的以下描述中，本发明的其他优点和特性将变得显而易见。该描述仅通过示例的方式给出并且不旨在限制本发明的范围。描述中使用的附图标记涉及附图，其中：
52.图1是根据本发明的装置的示意性透视图；
53.图2是通过根据本发明的噪声屏障的在其通孔的位置处的一部分的截面；
54.图3是在图1中示出并且具有蜂窝结构的装置中应用的噪声屏障的前视图；
55.图4是沿图3中的线iv-iv的截面视图；
56.图5是根据本发明的由聚氨酯制成的噪声屏障的另一实施例的前视图；
57.图6是示出聚氨酯的v形结构的沿图5中的线vi-vi的截面视图；
58.图7是根据本发明的由聚氨酯制成的噪声屏障的又一实施例的前视图；图8是示出聚氨酯的w形结构的沿图7中的线viii-viii的截面视图；
59.图9、10、11a、11b、12和13是已经在阻抗管实验中测试的圆柱形噪声屏障的前视图；
60.图14是针对图11a中示出的阻抗管实验中不同泡沫获得的传输损耗图；
61.图15是针对图11b中示出的阻抗管实验中不同泡沫获得的传输损耗图；
62.图16和图17是在具有蜂窝结构和厚度分别为100mm和200mm的噪声屏障的耦合室实验中，针对两种不同泡沫获得的传输损耗图；以及
63.图18和图19是针对两种不同泡沫在耦合室实验中获得的传输损耗图，其中噪声屏障具有v形(如图5和图6所解说的)，且厚度为100mm，以及噪声屏障具有w形(如7和图8所解说的)且厚度为200mm。
64.本发明一般涉及噪声屏障1。该噪声屏障1被配置成放置在气流的路径中，并且设置有一个或多个通孔2以使该气流通过噪声屏障1。该噪声屏障1本身是由声音衰减聚合物泡沫，优选是聚氨酯泡沫，制成的。
65.这种噪声屏障1具有若干应用，即，其可以应用于不同类型的装置中。图1示意性地解说了此种装置。它通常具有外壳3，该外壳3设置有空气入口4和空气出口5。在外壳3内，存在从空气入口4到空气出口5的气流6。不同的装置可以分成三组。
66.第一组包括自身不生成气流的装置。这些装置例如可以是简单地提供用于使气流能够通过的开口/通道的通风设备。空气可以例如来自外部并且可以流过通风装置到达例如建筑物的内部。在建筑物外部生成的噪声(例如，交通噪声)因此可以在其进入建筑物之前被衰减。
67.优选地，其中应用了该噪声屏障的这些装置包括至少一个鼓风机7，尤其是通气机，用于生成穿过该装置的气流6。这种装置也产生噪声。尤其是，该噪声不仅可由鼓风机7产生，还可由装置中存在的其他元件产生。
68.该装置可以是空气吹出装置和/或空气吸入装置，其被配置成从环境中吸入空气和/或将空气吹出到环境中。该装置可以例如是集尘器，尤其是真空吸尘器，其空气入口4可以在软管的端部处。该装置还可以是hvac装置(加热通风空调)。这些具有用于空气的入口4和用于经加热、经冷却的或经干燥的(或经加湿的)空气的出口5。
69.该装置还可以是风冷装置，其包括需要用空气冷却的设备。它可以包括例如燃烧发动机。其还可包括压缩机，尤其是空气压缩机或用于产生电的发电机，其还生成热，使得这些需要被冷却。
70.如以上所描述的，被放置在或将被放置在所述气流6的路径中(或者在入口4的位置处、在出口5的位置处或者在它们之间)的噪声屏障1是由聚合物泡沫制成的并且具有用于使气流6能够穿过噪声屏障1的通孔2。图2示意性地解说了噪声屏障1在通孔2的位置处的截面。通孔2具有入口8和小于入口8的出口9。通孔2主要具有圆锥形。它具有中心线10，该中心线10被限定为沿着通孔2穿过其直径的中点纵向延伸的假想轴线。它是根据垂直于中心线10的平面通过孔2连接不同截面的重心的线。
71.在这些平面中的一者中，即在平面α中，孔2具有其最小的截面面积。在图2中，孔2的最小截面面积在其出口9的位置处，而孔2的最大截面面积在其入口8的位置处，即在图2中指示的平面β中。
72.在图2中已经为噪声屏障1的被气流6撞击的表面区段11提供了表面浮雕(relief)，即具有棱锥。为了限定这个表面区段11的取向，平面γ已经被拟合到这个表面区段11上，更具体地拟合到这个表面区段的位于通孔2的入口8之间的部分上。这通过经加权总最小二乘拟合技术来完成。例如，在a.nurunabi等人在ispr annals of the photogrametry，remote sensing and spatial information sciences(照相、遥感和空间信息科学ispr年鉴)，第i-3卷，2012中的论文“diagnostic-robust statistic analysis for local surface fitting in3d point cloud data(3d点云数据局部曲面拟合的诊断稳健统计分析)”的第2.1点中描述了这种技术，其通过引用包括在此。
73.根据本发明，噪声屏障1的不同通孔2的最小截面面积的总和，即噪声屏障的开放表面，大于表面区段11在与表面区段11拟合的平面γ上的垂直投影的表面积的10％。以此方式，大体上气流6可通过噪声屏障1。噪声屏障1的不同通孔2的最小截面面积的总和优选地大于表面区段11在平面γ上的正交投影的表面积的20％，更优选地大于30％。为了保持噪声屏障1的结构完整性，并限制可通过其中的噪声量，噪声屏障1的不同通孔2的最小截面面积的总和优选地小于表面区段11在平面γ上的正交投影的表面积的60％，更优选地小于表面积的50％。
74.在图2的实施例中，其中通孔2通常是圆锥形的，通孔2在垂直于其中心线10的截面中具有圆形形状。更一般地，通孔2具有在其最小截面面积的位置处、并且在其最小截面面积处垂直于其中心线的所述平面α中测量的最长直径和最短直径，该最长直径穿过所述中心线，最短直径穿过所述中心线，最短直径大于所述最长直径的30％，优选地大于50％。以此方式，可以最佳地维持聚合物泡沫的机械强度。例如，这是图3和图4中解说的蜂窝结构的情况，其中通孔2的截面是正方形。
75.在图5和图6中，通孔2由在穿过噪声屏障1的纵向截面中呈v形的细长槽形成。在图7和图8中，两个这样的噪声屏障组合在一起，以实现具有纵向截面为w形槽的噪声屏障。在
这两个实施例中，通孔2具有没有直线穿过通孔2的此种形状。以这种方式，更多的噪声被聚合物泡沫吸收，因为噪声不能直接穿过噪声屏障，而是撞击通孔2的壁。在这些实施例中，通孔2的中心线10不是直线的，并且与安装在噪声屏障1表面上的平面γ形成小于80
°
的角度(在图3至图8的情况下，该角度与噪声屏障1的表面重合)。
76.通孔2优选地在聚合物泡沫中切割，以便通孔的壁不会由更封闭的模制皮肤形成，并且使得聚合物泡沫的吸声特性在通孔壁的位置处相同。因此，与模制通孔相比，通孔本身更有效地吸收噪声。
77.在不同附图中解说的实施例中，噪声屏障1完全由聚合物泡沫，尤其是聚氨酯泡沫，制成。
78.本发明所涉及的噪声屏障1要解决的问题是，它们应该能够使足够大的空气流通过噪声屏障1，同时尽可能衰减也沿气流的路径传送的噪声。根据本发明，如以下示例中所示出的，已经发现，尽管具有高气流阻抗率的聚合物泡沫体反射更多的噪声并因此吸收更少的噪声，当聚合物泡沫的气流阻抗率相当高，尤其是高于50000n.s/m4时，根据本发明的噪声屏障似乎具有更好的声音衰减特性。
79.示例
80.泡沫
81.在示例中使用以下聚氨酯泡沫。
[0082]-泡沫1：seal m50柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约50kg/m3，气流阻抗率约400000n/m4，平均动态杨氏模量约100kpa，静态/弯曲杨氏模量约30kpa；开放孔隙度：0.95，曲折度约3.0。
[0083]-泡沫2：airseal p130x柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约30kg/m3，气流阻抗率约220000ns/m4，平均动态杨氏模量约350kpa，静态/弯曲杨氏模量约93kpa；开放孔隙度：0.99,曲折度约3.0。
[0084]-泡沫3：fireflex s606柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约52kg/m3，气流阻抗率约85000n/m4，平均动态杨氏模量约150kpa，静态/弯曲杨氏模量约140kpa；开放孔隙度：0.92,曲折度约1.9。
[0085]-泡沫4：d28160 dbr柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约25kg/m3，气流阻抗率约140000ns/m4，平均动态杨氏模量约350kpa，静态/弯曲杨氏模量约90kpa；开放孔隙度：0.96,曲折度约2.2。
[0086]-泡沫5：fireflex t30柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约26kg/m3，气流阻抗率约15000n/m4，静态/弯曲杨氏模量约70kpa；开放孔隙度：0.94,曲折度约1.7。
[0087]-泡沫6：fireflex s305柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约30kg/m3，气流阻抗率约5000n/m4，静态/弯曲杨氏模量约94kpa。
[0088]-泡沫7：d26120柔性聚氨酯泡沫，具有半闭单元结构(可从rectice购得)；密度约24kg/m3，气流阻抗率约6000n/m4，静态/弯曲杨氏模量约79kpa。
[0089]
耦合室示例
[0090]
噪声屏障的宽度为740mm，长度为830mm。根据en iso 15186-1(2003)标准，在耦合室实验中测量传输损耗。发射室是包含声源的混响室，接收室是包含麦克风以测量声音强
度的半消声室。两个室之间的声音传输仅通过噪声屏障进行。
[0091]
如图3和图4中示意性解说的具有蜂窝结构的噪声屏障(未按比例，孔的截面比这些附图中解说的更小)由泡沫3和泡沫5制成。直方形孔具有约36cm2(6
×
6cm)的恒定截面面积。孔的表面积等于噪声屏障总表面积的24.7％。噪声屏障的厚度分别为100mm和200mm。
[0092]
图16示出了厚度为100mm的蜂窝式噪声屏障的传输损耗值。可以看出，泡沫3的传输损耗大于泡沫5的传输损耗。在图17中的图中示出的200mm的噪声屏障下获得的传输损耗要高得多。泡沫3再次提供了比泡沫5更好的声学特性。这是由于泡沫3的气流阻抗率较高。泡沫3的afr确实约为85000ns/m4，而泡沫5的afr仅等于约15000ns/m4。
[0093]
如图5和图6中所解说的，采用泡沫3和泡沫5制成v形结构的噪声屏障。噪声屏障的厚度为100mm。v形槽的宽度为33mm，并且其入口(在噪声屏障前侧的平面中测量)占噪声屏障的总表面的41.1％。
[0094]
图18中指示了两种泡沫的传输损耗值。可以看出，尽管缝隙的入口的总表面积(41.1％)远大于蜂窝结构入口的总表面积(24.7％)这一事实，但与具有相同厚度的蜂窝结构相比，可以获得类似的传输损耗值。再者，泡沫3比泡沫5具有更好的声学衰减特性。
[0095]
如图7和图8中所解说的，采用泡沫3和泡沫5制成w形结构的噪声屏障。这是通过将两个v形结构的噪声屏障放在彼此的顶部来完成的。噪声屏障因此厚度为200mm。
[0096]
从图19可以看出，增加的厚度再次提供了更好的声学特性，并且泡沫3再次优于泡沫5。与具有相同厚度的蜂窝结构相比，w形结构似乎提供了更好的声学特性。
[0097]
阻抗管示例
[0098]
制作直径为100mm并且厚度为45mm的圆柱形噪声屏障。遵从astm e2611-17标准，使用阻抗管测量传递矩阵法的传输损耗。
[0099]
用泡沫1至7制造具有4个直径为15mm的直圆柱形孔(见图11a)的噪声屏障，从而形成约10％的开口表面。图14给出了传输损耗实验的结果。正如在耦合室实验中一样，泡沫3的性能似乎比泡沫5好得多。通常，一组泡沫表现得比其他泡沫，即泡沫组1、2、3和4更好。所有这些泡沫都具有比其他泡沫更高的afr(气流阻抗率)。同样在这组泡沫中，传输损耗值随着afr值的增加而增加。
[0100]
泡沫2和4在1000至1250hz附近的频率显示出最大传输损耗或峰值。它们都具有大约350kpa的动态杨氏模量。对于这样的频率和更高的频率，泡沫1和泡沫3提供了更好的结果。它们的动态杨氏模量分别约为100kpa和150kpa。
[0101]
使用由六种不同泡沫制成的噪声屏障进行了进一步的测试(没有对泡沫2进行测试)，该噪声屏障板具有更多的孔，即20个直径为15mm的圆柱形孔，从而形成约45％的开口表面。图15给出了传输损耗实验的结果。泡沫1也是最好的泡沫，但afr值低于泡沫1的泡沫3和4，优于其他泡沫。
[0102]
尽管泡沫1给出了最佳的声学性能结果，但泡沫3可以是用于产生噪声屏障的优选泡沫材料。它确实具有高得多的静态/弯曲杨氏模量，因此噪声屏障将具有更好的机械强度来抵抗气流。此外，它具有相对较低的动态杨氏模量，因此在低频范围内(见图14)没有达到最大值/峰值，并且甚至在较高频率下也没有达到(除了可能由于泡沫结构本身的共振效应而产生的小峰值之外)。
[0103]
对具有开口表面为10、20、30、45和55％的不同泡沫的噪声屏障进行了不同的测
试，这些泡沫由直径为5、10、15、20和25mm的直圆柱形孔获得(由于不可能制造这种噪声屏障，因此没有对开口表面为55％的5mm孔的组合进行测试)。与开口表面的增加相比，似乎孔尺寸的增加对传输损耗值的负面影响较小。由于对于相同百分比的开放表面，较大的孔比较小的孔提供相对较小的气流阻抗，因此，似乎提供较少但较大的孔是有利的。
[0104]
在表1中，给出了在与前面示例相同的频率范围内(即从80至2000hz)计算的、由泡沫1制成的噪声屏障的整体传输损耗值，该噪声屏障具有约10％的开口表面，并设有5mm(图9)、10mm(图10)、15mm(图11a)、20mm(图12)和25mm(图13)的圆柱形孔。
[0105]
表1：由泡沫1制成的具有相同开口表面(约10％)但孔大小不同的噪声屏障获得的全局传输损耗。
[0106][0107][0108]
在表2中，给出了在与前面示例相同的频率范围内(即从80至2000hz)计算的、由泡沫1制成的噪声屏障的整体传输损耗值，该噪声屏障设有15mm并具有约10％、20％、30％、45％和55％的开放表面的圆柱形孔。
[0109]
表2：由泡沫1制成的具有相同的孔大小但不同百分比的开放表面的噪声屏障获得的全局整体传输损耗
[0110]
开放表面(％)孔数量全局传输损耗(db为单位)1048.212084.1730122.6245201.3155250.86
[0111]
从表1中可以看出，当将孔的直径从5mm增加到15mm(或甚至更大)时，并且当同时将孔的数量从40减少到4(或甚至更少)时，用阻抗管测量的全局传输损耗基本上保持不变。然而，增加孔的尺寸减小了其气流阻抗。因此，当噪声屏障必须具有一定(最大)气流阻抗(对于一定的相对较高的气流)时，最好提供较少但较大的孔，这也可以减少噪声屏障的开口表面，如表2所见，该开口表面对噪声屏障的噪声衰减特性具有相当大的影响。

技术特征：
1.一种噪声屏障(1)，其被配置成放置在气流(6)的路径中以用于衰减在所述气流(1)中沿所述路径传播的声音，所述噪声屏障(1)具有使得所述气流(6)能穿过所述噪声屏障的一个或多个通孔(2)，所述噪声屏障(1)由至少一种声音衰减聚合物泡沫制成并且一侧被配置成在表面区段(11)上被所述气流的空气撞击，所述表面区段在与所述表面区段(11)拟合的平面(γ)上的正交投影中具有预定表面积，其特征在于，所述聚合物泡沫具有根据iso9053-1:2018第一部分测量的气流阻抗率，所述气流阻抗率高于50000ns/m4，并且其中所述一个或多个通孔(2)各自具有中心线(10)和在垂直于其中心线(10)的平面(α)中测量的最小截面面积，所述最小截面面积的总和大于所述预定表面积的10％。2.如权利要求1所述的噪声屏障，其特征在于，所述聚合物泡沫是聚氨酯泡沫。3.如权利要求1或2所述的噪声屏障，其特征在于，所述聚合物泡沫具有如根据在应用物理学杂志101(12)，2007中公开的出版物“m
é
thode de la masse manquante”测量的至少80％，优选地至少90％的开放孔隙度。4.如权利要求1到3中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述聚合物泡沫具有根据iso 18437-5：2011测量的低于400kpa的动态杨氏模量。5.如权利要求1到4中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述气流阻抗率高于70000ns/m4，优选地高于80000ns/m4，更优选地高于140000ns/m4，并且最优选地高于200000ns/m4。6.如权利要求1到5中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述气流阻抗率低于1000000ns/m4，优选地低于800000ns/m4并且更优选地低于600000ns/m4。7.如权利要求1到6中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述聚合物泡沫具有根据iso 18437-5：2011测量的低于250kpa，优选地低于200kpa的动态杨氏模量。8.如权利要求1到7中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述聚合物泡沫具有根据iso 14125：1998/amd 1：2011测量的高于20kpa，优选地高于30kpa，并且更优选地地高于50kpa的静态杨氏模量。9.如权利要求1到8中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述最小截面面积的所述总和大于所述预定表面积的20％并且优选地大于30％。10.如权利要求1到9中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述最小截面面积的所述总和小于所述预定表面积的60％并且优选地小于50％。11.如权利要求1到10中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述通孔(2)在它们的最小截面面积的位置处、并且在垂直于它们的中心线的所述平面中在它们的最小截面面积处测量的具有穿过所述中心线(10)的最长直径以及穿过所述中心线的最短直径，所述最短直径大于所述最长直径的30％，优选地大于所述最长直径的50％。12.如权利要求1到11中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述最小截面面积的总和的80％以上是由所述通孔的具有所述最小截面面积中最大的那些的小于20个，优选地小于15个并且更优选地小于10个通孔形成的。13.如权利要求1到12中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述通孔(2)具有用于所述气流(6)的入口(8)和出口(9)，并且包括具有在它们的入口(8)的位置处在垂直于它们的
中心线(10)的平面(β)中测量的截面面积大于在它们的出口(9)的位置处在垂直于它们的中心线(10)的平面(α)中测量的截面面积的通孔(2)。14.如权利要求1到13中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述通孔(2)包括具有没有直线穿过所述通孔(2)的形状的通孔(2)。15.如权利要求1到14中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述通孔(2)包括具有中心线(10)不是直线的和/或与所述拟合的平面(γ)形成小于80
°
的角度的通孔(2)。16.如权利要求1到15中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述通孔(2)是通过从所述泡沫中去除材料制成的，所述通孔(2)优选地在所述泡沫中切割。17.如权利要求1到16中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，它主要由所述聚合物泡沫构成。18.如权利要求1到17中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述泡沫的密度小于100kg/m3，优选地小于80kg/m3。19.如权利要求1到18中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，它被放置在气流(6)的路径中，以用于衰减沿所述路径传播的声音。20.如权利要求1到19中任一项所述的噪声屏障，其特征在于，所述一个或多个通孔(2)包括所述最小截面面积大于0.2cm2、或大于1.0cm2、或大于5.0cm2、或大于10.0cm2的至少一个通孔(2)。21.一种装置，所述装置在操作期间产生噪声并且所述装置包括用于生成沿穿过所述装置的路径的气流(6)的至少一个鼓风机(7)，其特征在于，所述装置包括如权利要求1到20中任一项所述的噪声屏障(1)，所述噪声屏障(1)被放置在所述气流(6)的所述路径中。22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述装置是由所述气流(6)冷却的风冷装置。23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述装置是被配置成从环境中吸入空气和/或将空气吹入到环境中的空气吹送装置和/或空气吸入装置，所述装置尤其是集尘器或者加热和/或冷却装置。

技术总结
噪声屏障(1)被布置成用在一装置中，该装置在操作期间产生噪声并且包括用于生成沿通过该装置的路径的气流(6)的至少一个鼓风机(7)。噪声屏障(1)具有一个或多个通孔(2)，并且被配置成放置在气流(6)的路径中以用于衰减在气流中的沿该路径传播的声音。它是由至少一种声音衰减聚合物泡沫，尤其是聚氨酯泡沫，制成的。为了实现更好的声音衰减特性，噪声屏障的聚合物泡沫具有根据ISO 9053-1:2018第1部分测量的气流阻抗率，其高于50000Ns/m4。此外，聚合物泡沫的动态杨氏模量优选地小于250kPa。合物泡沫的动态杨氏模量优选地小于250kPa。合物泡沫的动态杨氏模量优选地小于250kPa。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：瑞克塞尔工程泡沫比利时公司
技术研发日：2021.07.16
技术公布日：2023/7/13