CN111663462A - 一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，包括一体式筒状壳体、吸声材料和端盖，吸声材料设置于一体式筒状壳体构成的内部空腔内，端盖设置在一体式筒状壳体的端面；一体式筒状壳体和/或端盖的材料是纤维增强复合材料。其有益效果是：通过对结构进行设计具有吸隔声性能好、强度高、结构简单等优点。由于选用的纤维增强复合材料可采用模具压制，制备的吸声单元外观漂亮、制作方便、生产效率高、适合批量化生产，特别是轻便，吸声单元具有自重轻特点，可减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，可降低结构造价；纤维增强复合材料抗风载能力强，不易腐蚀。

Description

一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元
技术领域
本发明涉及声屏障领域，特别涉及轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元。
背景技术
随着轨道交通的发展和铁路客运列车速度的提高，交通运输产生的噪音对沿线居民的影响越来越大，设置声屏障成为整治噪音污染的有效措施。目前，轨道交通常用声屏障有金属声屏障和混凝土声屏障两大类。混凝土声屏障以钢筋混凝土浇筑中空体，在中空体内填充吸声材料的方式制造，缺点是生产繁琐、自身较重。因此，混凝土声屏障在高速铁路和城轨交通中应用受限，且存在混凝土材料常见的开裂、景观效果差等各种问题。金属声屏障为单元金属件扣合结构或者金属型材铆接加工，金属钣金加工具有工艺流程较长，工序繁琐，生产效率较低，铆接连接件可靠性差，连接件易脱落等问题。同时，外观防腐喷涂着色过程有一定的环保风险，还会存在褪色问题影响景观效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、制作方便、生产效率高、适合批量化生产、轻质耐用、利于着色景观化的轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元。
本发明提供的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其技术方案为：
一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，包括一体式筒状壳体、吸声材料和端盖，吸声材料设置于一体式筒状壳体构成的内部空腔内，端盖设置在一体式筒状壳体的端面；一体式筒状壳体和/或端盖的材料是纤维增强复合材料。
优选地，一体式筒状壳体和/或端盖采用模具压制成型，一体式筒状壳体形成有向吸声材料填充腔内凹陷的凹陷，一体式筒状壳体形成有向吸声材料填充腔外凸起的凸榫，吸声单元相互组装之后通过凹陷和凸榫实现凹凸配合。
优选地，一体式筒状壳体包括壳体正面、壳体背面；靠声源侧的壳体正面开设有吸声孔，壳体正面和/或壳体背面设置有弯折式加强肋；
端盖包括左端盖和右端盖，左端盖和右端盖与一体式筒状壳体的左右两端相配合后通过销卡连接；左端盖和右端盖的外侧设置有十字交叉板，内侧设置有支撑柱。
优选地，吸声单元还包括上卡槽型衬和下卡槽型衬，上卡槽型衬设置有与一体式筒状壳体的凸榫相配合的凸起，下卡槽型衬设置有与一体式筒状壳体的凹陷相配合的凹陷；上卡槽型衬和下卡槽型衬具有与吸声材料相配合的卡槽，吸声材料与上卡槽型衬和下卡槽型衬插接组装，组装之后放入一体式筒状壳体的空腔内，完成吸声材料的固定。
优选地，吸声单元还包括隔声支撑板，隔声支撑板与上卡槽型衬和下卡槽型衬插接组装。
优选地，吸声材料与壳体正面、壳体背面之间具有空隙，声波能够在空隙间折射减噪；
吸声单元还包括壳体支撑件，壳体支撑件位于一体式筒状壳体面板与吸声材料之间。
优选地，上卡槽型衬和下卡槽型衬具有多个卡槽，能够卡接吸声材料或者隔声支撑板。
优选地，纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：基体材料25-33％；纤维增强材料25-65％；填料：9-45％；其他助剂0.5-8.0％；基体材料是不饱和聚酯树脂、或者乙烯基树脂、或者不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂的混合物。
优选地，纤维增强复合材料还包括以质量百分比计的以下组分：阻燃剂0.1-0.5％；紫外光吸收剂0.05-0.8％，着色剂0.1-0.5％，色浆0-1.0％；
其他助剂是阻聚剂、增稠剂、偶联剂或脱模剂中的一种或任几种；
纤维增强材料是玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维中的一种或任几种混合。
优选地，一体式筒状壳体具有着色，着色方式是将印制好的装饰短切毡修整后平铺在模具内表面上，涂刷混合料相同的树脂将装饰短切毡浸透，在模腔中放入SMC片材加热加压成型；
或者在树脂混料阶段加入色浆，混合均匀。
本发明的实施包括以下技术效果：
本发明的轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，通过对结构进行设计具有吸隔声性能好、强度高、结构简单等优点。由于选用的纤维增强复合材料可采用模具压制，制备的吸声单元外观漂亮、制作方便、生产效率高、适合批量化生产，特别是轻便，吸声单元具有自重轻特点，可减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，可降低结构造价；纤维增强复合材料抗风载能力强，不易腐蚀。
本发明通过纤维增强复合材料和模压工艺的应用，开发出一体式壳体的声屏障吸声单元，简化了产品生产工艺流程，提高了生产效率。由于着色方式的变化，更便于实现声屏障的景观化。在满足TB/T3122标准前提下，克服松脱隐患，增加景观化效果。
附图说明
图1为本发明实施例的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元正面零部件分解结构示意图。
图2为本发明实施例的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元背面零部件分解结构示意图。
图3为本发明实施例的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元端面结构示意图。
图4为本发明实施例的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元内部剖面结构示意图。
图5为本发明实施例的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元壳体正面立体结构示意图。
图6为本发明实施例的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元壳体背面立体结构示意图。
图中：1.一体式筒状壳体；10.弯折式加强肋；11.壳体正面；12.壳体背面；13.凹陷；14.凸榫；2.吸声材料；3.隔声支撑板；4.壳体支撑件；5.左端盖；50.十字交叉板；51.支撑柱；6.右端盖；7.上卡槽型衬；8.下卡槽型衬。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
现有金属声屏障吸声板分为面板、背板、或加端盖，面板、背板或端盖分别组装，存在零件易脱落、涂装环保及耐久性和组装难度大等问题；现有混凝土声屏障吸声单元又具有混凝土材料的惯性效应、重量大等问题。基于现有技术的缺陷，开发出本发明的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元的技术方案。
参见图1和图2所示，本实施例提供的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，包括一体式筒状壳体1、吸声材料2和端盖，吸声材料2设置于一体式筒状壳体1构成的内部空腔内，端盖设置在一体式筒状壳体1的端面；一体式筒状壳体1和/或端盖的材料是纤维增强复合材料，纤维增强复合材料可以选择玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料或者芳纶纤维增强复合材料。纤维增强复合材料比强度高、比模量大、材料性能具有可设计性、抗腐蚀性和耐久性能好、热膨胀系数好；特别是能够通过模具热固成型，开创性的找到了轻质高强的吸声单元制备材料。一体式筒状壳体1和/或端盖采用模具加热加压后热固一体压制成型。采用模具制造一体式筒状壳体1，生产步骤简单、成本低，一体式筒状壳体1与端盖配合后密封性好，雨水不会渗透进入吸声单元内部，不会影响内部吸声材料2的降噪效果。上述结构的吸声单元连接件大大减少，连接件之间不易脱落、密封性好。着色景观美化更方便简洁，可将印制好的胶膜修整后平铺在模具上，倒入混合料加压成型；或在树脂体系混料阶段加入色浆，混合均匀，加压成型，如此着色的吸声单元不易脱色，色块不会脱落，提升了声屏障的美观度。
参见图3所示，一体式筒状壳体1的上面形成有向吸声材料2填充腔内凹陷的凹陷13，一体式筒状壳体1的下面形成有向吸声材料2填充腔外凸起的凸榫14，吸声单元相互组装之后实现凹凸配合，方便组装，组装之后的密封性非常好。
参见图4至图6所示，一体式筒状壳体1包括壳体正面11、壳体背面12；靠声源侧的壳体正面11开设有吸声孔，吸声孔的孔型为圆形、椭圆形或矩形中的一种或多种组合。靠声源侧的壳体正面11开设有吸声孔能够将噪声传播到壳体内，通过吸声材料2吸声降噪。壳体正面11和/或壳体背面12设置有弯折式加强肋10，弯折式加强肋10能够提高壳体刚度，使得壳体能够承担更大的风载、气流冲击波等外力。吸声材料2采用纤维吸声材料(岩棉、玻璃棉)或者微孔吸声材料(火山岩、陶粒、蛭石、膨胀珍珠岩)。
参见图1和图4所示，端盖包括左端盖5和右端盖6，左端盖5和右端盖6与一体式筒状壳体1相配合后通过销卡连接，连接方式简单，提高了组装效率。参见图2所示，端盖外侧设置有十字交叉板50，节省材料的同时，增强了端盖的强度，端盖内侧设置有支撑柱51，能够为壳体提供支撑力。
参见图1所示，吸声单元还包括上卡槽型衬7和下卡槽型衬8，上卡槽型衬7设置有与一体式筒状壳体1的凸榫14相配合的凸起，下卡槽型衬8设置有与一体式筒状壳体1的凹陷13相配合的凹陷；上卡槽型衬7和下卡槽型衬8具有与吸声材料2相配合的卡槽，吸声材料2分别与上卡槽型衬7和下卡槽型衬8插接组装，组装之后放入一体式筒状壳体1的空腔内，完成吸声材料2的固定。采用上述结构组装吸声单元的方式，能够将吸声材料先与上卡槽型衬7和下卡槽型衬8插接组装后，再将整体***一体式筒状壳体1内，组装更方便、效率更高，上卡槽型衬7和下卡槽型衬8与一体式筒状壳体1相匹配，吸声材料的固定效果更好。吸声单元还包括隔声支撑板3，隔声支撑板3分别与上卡槽型衬7和下卡槽型衬8插接组装，通过上卡槽型衬7和下卡槽型衬8固定。由于吸声材料2的强度不高，时间久了可能会变形，影响隔声效果，设置隔声支撑板3能够将吸声材料2固定，不会变形，吸声单元经久耐用。上卡槽型衬7和下卡槽型衬8具有多个卡槽，能够卡接吸声材料2或者隔声支撑板3。具体地，上卡槽型衬7和下卡槽型衬8是U型卡件，吸声材料2或者隔声支撑板3通过U型卡件固定。
参见图2和图4所示，吸声单元组装之后，吸声材料2与壳体正面11、壳体背面12均具有空隙，即吸声材料未填满整个空腔，声波能够在空隙间折射减噪，隔声效果更好。吸声单元还包括壳体支撑件4，壳体支撑件4位于一体式筒状壳体1面板与吸声材料2之间，壳体支撑件4分别与吸声材料2、壳体正面11、壳体背面12连接，起到支撑的作用，避免一体式筒状壳体1受到冲击而变形，能耐受更大外力的冲击。
本发明的轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，通过对结构进行设计具有吸隔声性能良好、强度高、结构简单等优点。使用纤维增强复合材料制备的吸声单元外观漂亮、制作方便、生产效率高、适合批量化生产，特别是轻便，吸声单元具有自重轻特点，可减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，可降低结构造价；纤维增强复合材料抗风载能力强，不易腐蚀。
本实施例中，一体式筒状壳体1和/或端盖的材料可以选择现有的纤维增强复合材料，根据本申请发明人的长期研究，得出了一种效果更优异的纤维增强复合材料，具体为，纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：基体材料25-33％；纤维增强材料25-65％；填料：9-45％；其他助剂0.5-8.0％；基体材料是不饱和聚酯树脂、或者乙烯基树脂、或者不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂的混合物。纤维增强复合材料还包括以质量百分比计的以下组分：阻燃剂0.1-0.5％；紫外光吸收剂0.05-0.8％，着色剂0.1-0.5％，色浆0-1.0％。其他助剂是阻聚剂、增稠剂、偶联剂或脱模剂中的一种或任几种。纤维增强材料是玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维中的一种或任几种混合。其中纤维长度3-55mm，纤维长度可以是一种或多种规格混合使用。
示例1中纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：不饱和聚酯树脂25％；纤维增强材料40％；填料30％；阻燃剂0.1％；紫外光吸收剂0.05％，着色剂0.15％，其他助剂4.7％。
示例2中纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：乙烯基树脂30％；纤维增强材料25％；填料40％；阻燃剂0.5％；紫外光吸收剂0.8％，着色剂0.5％，色浆1.0％；其他助剂2.2％。
示例3中纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂33％；纤维增强材料53％；填料：12％；阻燃剂0.2％；紫外光吸收剂0.3％，着色剂0.2％，色浆0.2％；其他助剂1.1％。
示例4中纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：不饱和聚酯树脂33％；纤维增强材料50％；填料：15％，其他助剂2％。
经试验，本实施限定的组分和含量的纤维增强复合材料更容易脱模、强度更好、耐候性更好，是优选方案。
具体地，吸声孔通过模具一体式压制成型，模具上设置凸出状成孔钉，用于吸声单元壳体开孔成型。模具具有加热及温度控制功能，温度控制范围为80-150℃。具体生产工艺流程为：SMC(片状模塑料)片材生产→压制前准备→加料→加热加压成型→保温固化→脱模→修整→成品，具体不再赘述。
本发明中的吸声单元的一体式筒状壳体1具有着色，其中一种着色方式是将印制好的装饰短切毡修整后平铺在模具内表面上，涂刷混合料相同的树脂将装饰短切毡浸透，在模腔中放入SMC片材加热加压成型；或者在树脂混料阶段加入色浆，混合均匀。由上可知，采用本发明的方案，可将着色图案印透到材料内部，不易褪色，色块不会脱落，更环保，还能够根据需要实现多种颜色的景观效果。
本发明通过纤维增强复合材料和模压工艺的应用，实现了一种一体式壳体的声屏障吸声单元，简化了产品生产工艺流程，提高了生产效率。由于着色方式的变化，更便于实现声屏障的景观化。在满足TB/T3122标准前提下，克服松脱隐患，增加景观化效果。
需要说明的是，在本发明的描述中可能出现的术语“正面/背面”、“上/下”、“左/右”、“竖直/水平”、“内/外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。为叙述方便，下文中所称的“左”“右”“上”“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：包括一体式筒状壳体、吸声材料和端盖，所述吸声材料设置于一体式筒状壳体构成的内部空腔内，所述端盖设置在一体式筒状壳体的端面；所述一体式筒状壳体和/或所述端盖的材料是纤维增强复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述一体式筒状壳体和/或所述端盖采用模具压制成型，所述一体式筒状壳体形成有向吸声材料填充腔内凹陷的凹陷，所述一体式筒状壳体形成有向吸声材料填充腔外凸起的凸榫，吸声单元相互组装之后通过凹陷和凸榫实现凹凸配合。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述一体式筒状壳体包括壳体正面、壳体背面；靠声源侧的壳体正面开设有吸声孔，所述壳体正面和/或所述壳体背面设置有弯折式加强肋；
所述端盖包括左端盖和右端盖，所述左端盖和所述右端盖与一体式筒状壳体的左右两端相配合后通过销卡连接；所述左端盖和所述右端盖的外侧设置有十字交叉板，内侧设置有支撑柱。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述吸声单元还包括上卡槽型衬和下卡槽型衬，所述上卡槽型衬设置有与一体式筒状壳体的凸榫相配合的凸起，所述下卡槽型衬设置有与一体式筒状壳体的凹陷相配合的凹陷；所述上卡槽型衬和所述下卡槽型衬具有与吸声材料相配合的卡槽，所述吸声材料与上卡槽型衬和下卡槽型衬插接组装，组装之后放入一体式筒状壳体的空腔内，完成吸声材料的固定。
5.根据权利要求4所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述吸声单元还包括隔声支撑板，所述隔声支撑板与上卡槽型衬和下卡槽型衬插接组装。
6.根据权利要求3所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述吸声材料与所述壳体正面、所述壳体背面之间具有空隙，声波能够在空隙间折射减噪；
所述吸声单元还包括壳体支撑件，所述壳体支撑件位于一体式筒状壳体面板与吸声材料之间。
7.根据权利要求4所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述上卡槽型衬和所述下卡槽型衬具有多个卡槽，能够卡接吸声材料或者隔声支撑板。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述纤维增强复合材料包括以质量百分比计的以下组分：基体材料25-33％；纤维增强材料25-65％；填料：9-45％；其他助剂0.5-8.0％；所述基体材料是不饱和聚酯树脂、或者乙烯基树脂、或者不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂的混合物。
9.根据权利要求8所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述纤维增强复合材料还包括以质量百分比计的以下组分：阻燃剂0.1-0.5％；紫外光吸收剂0.05-0.8％，着色剂0.1-0.5％，色浆0-1.0％；
其他助剂是阻聚剂、增稠剂、偶联剂或脱模剂中的一种或任几种；
纤维增强材料是玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维中的一种或任几种混合。
10.根据权利要求1所述的一种轨道交通声屏障用一体式壳体吸声单元，其特征在于：所述一体式筒状壳体具有着色，着色方式是将印制好的装饰短切毡修整后平铺在模具内表面上，涂刷混合料相同的树脂将装饰短切毡浸透，在模腔中放入SMC片材加热加压成型；
或者在树脂混料阶段加入色浆，混合均匀。
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