一種隔聲軟簾的研制及應(yīng)用

宋震，馮苗鋒，周文閣

（1.中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200063；2.上海奧旭音萊環(huán)境工程有限公司，上海 201611）

1 引言

部分生產(chǎn)線在生產(chǎn)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生較高的噪聲，頻率特性以中高頻為主，對(duì)車間內(nèi)工人的健康有一定的影響，須采取合適的隔聲降噪措施。受生產(chǎn)工藝或安裝條件等的限制，生產(chǎn)線所屬的高噪聲設(shè)備周邊不允許安裝金屬等硬質(zhì)的隔聲板。針對(duì)該頻率特性的噪聲，有許多學(xué)者提出了諸多隔聲方法。胡勝等[1]設(shè)計(jì)了一種復(fù)合共振吸隔聲屏障，這種屏障能有效吸收低頻噪聲，但是對(duì)高頻噪聲效果一般；尹緒超等[2]設(shè)計(jì)了一種工業(yè)建筑隔聲墻結(jié)構(gòu)，解決了大型沖床設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，但是這種結(jié)構(gòu)安裝不便；周振威等[3]提出了一種雙層板內(nèi)插微穿孔板，主要用于解決低頻噪聲問題。邱立凡等[4]分析了船用復(fù)合巖棉板的隔聲性能，但此種材質(zhì)不宜用于隔聲軟簾的制造。本文針對(duì)某食品企業(yè)生產(chǎn)線的噪聲問題，提出了一種采用隔聲軟簾的方法，并進(jìn)行了隔聲軟簾應(yīng)用研究，取得了良好的效果。隔聲軟簾的設(shè)計(jì)方法具有廣泛的通用性，可應(yīng)用于工程中高噪聲場(chǎng)所的隔聲設(shè)計(jì)，具有一定的參考價(jià)值。

2 隔聲軟簾的研制

根據(jù)隔聲降噪量、工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的工藝要求，結(jié)合類似聲學(xué)產(chǎn)品研制的經(jīng)驗(yàn)，提出如圖1所示的隔聲軟簾的研制路線：1）按照降噪量和工藝要求篩選滿足使用條件的材料；2）使用阻抗管對(duì)多個(gè)組成材料進(jìn)行隔聲性能測(cè)試，選定隔聲軟簾的材料構(gòu)成；3）隔聲軟件的小樣試制，按照可加工性優(yōu)化材料；4）利用隔聲試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試分析，確定隔聲軟簾的隔聲特性以及軟簾之間的搭接形式；5）小批量生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化；6）工程應(yīng)用及進(jìn)行隔聲降噪效果的測(cè)試。

3 隔聲軟簾的隔聲性能測(cè)試分析

3.1 組合材料的駐波管隔聲性能測(cè)試

按照降噪量和工藝要求篩選滿足使用條件的聲學(xué)材料，篩選后的隔聲軟簾材料組合見圖2。對(duì)四種不同材料組合的隔聲性能在阻抗管上進(jìn)行了測(cè)試，見圖3。總體上看，第四種材料組合的插入損失最大，隔聲效果最好，平均隔聲量可達(dá)30dB，因此制造隔聲軟簾時(shí)，優(yōu)先采用第四種組合。

圖1 隔聲軟簾設(shè)計(jì)流程圖

圖2 隔聲軟簾的材料

圖3 4組不同材料組合的隔聲性能對(duì)比（傳遞函數(shù)法測(cè)試）

3.2 隔聲軟簾實(shí)驗(yàn)室隔聲性能測(cè)試與驗(yàn)證

在確定材料組成后，制作了隔聲軟簾小樣，再利用隔聲室進(jìn)行測(cè)試分析。圖4所示為隔聲室及測(cè)點(diǎn)分布圖，測(cè)試按照《聲學(xué)建筑構(gòu)件隔聲的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量第4部分：房間之間空氣聲隔聲的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量》（GB/T 19889.4—2005）進(jìn)行。隔聲試件一共由4塊隔聲軟簾拼裝而成，頂部設(shè)置滑軌，拼裝后的外形尺寸為2600mm×2670mm，每片隔聲軟簾之間設(shè)有重疊部分，分別測(cè)試了自然下垂（無透明觀察窗）、重疊吸附（無透明觀察窗）、重疊吸附（有透明觀察窗）三種工況。

圖4 隔聲軟簾的隔聲測(cè)試圖

測(cè)試結(jié)果見圖5。從圖5中可看出，頻率越高，隔聲效果越好。軟簾自然下垂時(shí)的隔聲效果最差，表觀隔聲量R’w為13dB。這是由于各個(gè)軟簾之間存在縫隙，噪聲很大一部分會(huì)從縫隙中衍射出去；軟簾邊界通過磁條重疊吸附時(shí)，使得軟簾之間的縫隙大大減小，降低了聲能衍射，總體效果有所提高，表觀隔聲量R’w達(dá)到17dB。而當(dāng)軟簾既添加了磁條，又加了觀察窗后，由于觀察窗的隔聲性能有限，導(dǎo)致相比只加磁條時(shí)的軟簾，隔聲效果有一定降低。從工程應(yīng)用角度出發(fā)，選用磁條重疊吸附并添加觀察窗的方式。

圖5 三種安裝方式的隔聲性能對(duì)比

4 工程應(yīng)用

某食品行業(yè)車間內(nèi)有多條生產(chǎn)線，主要噪聲源為擠出機(jī)的風(fēng)口噴注部位，近場(chǎng)噪聲級(jí)約為102dB（A），高頻噪聲較為突出，建設(shè)方要求隔聲軟簾內(nèi)1m處的噪聲低于85dB（A）。為解決該生產(chǎn)線的噪聲問題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了勘察和測(cè)試，確定了隔聲軟簾的安裝位置、高度和形式等，平面布置圖見圖6，隔聲軟簾安裝效果見圖7。

圖6 隔聲軟簾平面布置圖

圖7 隔聲軟簾安裝效果示意圖

為驗(yàn)證隔聲軟簾安裝后的降噪效果，進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試。實(shí)地測(cè)試時(shí)隔聲軟簾內(nèi)的生產(chǎn)線停機(jī)，隔聲軟簾外的生產(chǎn)線正常運(yùn)行。圖6中標(biāo)出了測(cè)點(diǎn)位置，測(cè)得軟簾敞開時(shí)的聲壓級(jí)為102.1dB（A），同一測(cè)點(diǎn)關(guān)閉軟簾（磁條重疊吸附）時(shí)為82.1dB（A），因此實(shí)地測(cè)得該隔聲軟簾的插入損失值為20dB（A）。

5 結(jié)語

該隔聲軟簾選用了第四種材料組合，配合使用磁條重疊吸附的軟簾間安裝方式。為滿足工程應(yīng)用中隨時(shí)觀察軟簾內(nèi)外狀況的需求，在隔聲軟簾上開設(shè)了觀察窗。工程應(yīng)用實(shí)測(cè)結(jié)果表明，所研制的隔聲軟簾的最大隔聲降噪量可達(dá)到20dB（A），當(dāng)縫隙密封處理不仔細(xì)時(shí)，該值會(huì)有所降低。因此，針對(duì)部分高噪聲的生產(chǎn)線且周邊不能設(shè)置硬質(zhì)隔聲板圍護(hù)時(shí)，隔聲軟簾具有較高的可實(shí)施性和隔聲降噪效果。此外，該隔聲軟簾還具有進(jìn)出、滑動(dòng)平移和拆裝方便，可滿足食品等不同行業(yè)的使用要求，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。