浅析吸声圆锥生产系统

宋兆旭

杭州瑞利超声科技有限公司，浙江省杭州市310000

摘要：吸声圆锥生产过程是聚氨酯弹性体基材与填料复合杂化的生产工艺过程。研发前期，由于很多工艺过程都是采用手工操作，存在误差大，工艺条件控制困难及不稳定等多种不利影响造成产品的性能无法控制在稳定状态。针对现有技术存在的不足，本文研究的目的在于提供一种吸声圆锥的生产系统以解决不利影响造成产品的性能无法控制在稳定状态的问题。

关键词：吸声圆锥；生产工艺；填料复合

前言

吸声圆锥生产过程是聚氨酯弹性体基材与填料复合杂化的生产工艺过程。从前期中试生产产品的测试结果来看，温度（包括模具温度和原料温度）、填料比例、填料添加顺序、物料混合均匀度、除泡所用的真空度、物料粘度及操作时间等多种因素有关，而且各因素之间互相关联，共同作用，从而构成了严格的工艺体系。传统的固体橡胶型水声吸声材料多由吸声圆锥或吸声尖劈组成，是消声水池及循环水槽的重要组成部分，主要用于消除水池壁、水面及循环水槽舱壁的水声反射，以提高测量系统声场的分布均匀性及稳定性，减少声测量的系统误差。聚氨酯型吸声材料是目前一种新型的水声吸声材料，在成型方式、材料与水介质特性阻抗匹配方面较传统的固体橡胶型吸声材料有优势。

1行业现状

随着我国国防建设的日益发展，橡胶吸声材料在消声水池、舰船、潜艇及海洋开发等领域得到了广泛的应用，它对海军装备的发展和海洋技术的开发，起着越来越重要的作用。水声橡胶吸声圆锥通常应用在消声水池，用于消除水池壁、水面的水声反射，起着消声处理的作用，以提高水声测量系统声场的分布均匀性及稳定性，减少水声测量的系统误差。在声学测量系统中，要求消声水池在一定的频率范围内，能够模拟自由场的声学环境。为此，必须对消声水池进行消声处理，其质量取决于吸声层材料的性能和结构。吸声层的材料通常是损耗系数较高的黏弹性材料，结构为阻抗过渡型的吸声圆锥或线性尖锥1。要研制吸声性能良好的吸声圆锥，首先要求吸声材料本身具有声匹配与声衰减的性能，即材料的声阻抗与水介质的声阻抗要匹配，使声波无反射地进入吸声材料内，并且材料的内耗要大，使声波在吸声材料内很快衰减，入射声能绝大部分被吸收；其次还必须要求设计出合理的吸声结构，否则，就不能得到满意的吸声效果。因此影响吸声圆锥吸声性能的主要因素不仅决定于材料的内耗系数、吸声结构表面阻抗与介质阻抗的匹配，同时还决定于吸声结构的结构参数和工作频率。研究吸声圆锥的吸收机理，对材料的参数和结构做相应的优化，是提高吸声圆锥吸声性能的有效手段2。

2技术方案

吸声圆锥的生产系统，包括真空系统、压缩空气系统、料罐一、料罐二、料仓一、料仓二、料仓三和混合罐、真空箱、模具机构和烘箱，真空系统分别与料罐一、料罐二、料仓一、料仓三和真空箱连通，压缩空气系统分别与料罐一和料罐二连通，料罐一、料罐二、料仓一、料仓二和料仓三的出料口均与混合罐连通，混合罐的出料口对应于真空箱内设置，模具机构的进料口能够对应于混合罐的出料口匹配，模具机构能够置于真空箱内或烘箱内3。

料罐一、料罐二和混合罐上均设置有温控单元。温控单元由热水循环泵、电加热器、冷却换热器及阀组、温控表、压力开关组成。热水循环泵、电加热器、冷却换热器依次通过管道连通，且料罐一、料罐二和混合罐的罐体下端通过管道连接至热水循环泵的进口，罐体上端通过管道连接至冷却换热器的出口，阀组、温控表和压力开关设置在连通管道上。料仓二的出料口设置有螺杆供料机和计量仓二，螺杆供料机的进口对应于料仓二的出料口设置，螺杆供料机的出口对应计量仓二的进口设置，计量仓二的出口连通混合罐。料仓三的出料口设置有隔膜泵和计量仓三，隔膜泵的进口对应于料仓三的出料口设置，隔膜泵的出口对应计量仓三的进口设置，计量仓三的出口连通混合罐。真空系统包括真空泵、真空储罐以及若干个电磁阀，真空泵与真空储罐连通，真空储罐通过管道与料罐一、料罐二、料仓一、料仓三和真空箱连通，每根管道上均设置有一个电磁阀。压缩空气系统包括空压机、空气储罐以及若干个电磁阀，空压机与空气储罐连通，空气储罐通过管道与料罐一和料罐二连通，每根管道上均设置有一个电磁阀。料罐一为预聚体合成反应釜，料罐二为扩链剂配制釜，混合罐为双螺旋搅拌罐。

3技术优势

（1）通过温控单元对料罐和混合罐进行介质循环，使得保证了料罐内的物料温度，保持在预设的温度范围，使得物料性能符合生产要求。

（2）通过伺服计量泵，以及计量仓的设置，使得输送到混合罐内的物料重量精确，保证产品性能的稳定。

（3）通过真空系统对料罐一、料罐二、料仓一、料仓三和真空箱抽真空，能够对存储的对应物料进行长期保存，同时真空状态能够避免物料进入模具中时，使得物料中产生气泡，使得产品不合格。

（4）空气压缩系统对料罐一和料罐二连通，用来给料罐一和料罐二施加压力，便于出料。

（5）吸声圆锥生产物料包括2种液料和3种填料，通过两个料罐对2种液料进行分别存储，通过三个料仓对3种填料进行分别存储，然后通过定量输送到混合罐进行搅拌，并输送到真空箱中，在模具机构中进行成模，并拉入烘箱中烘烤成型后制成合格产品。

因此，吸声圆锥性能稳定必须依靠严密的工艺条件控制和稳定精确的设备保障来满足。通过生产系统的设置，保证产品性能的稳定，根据2种液料和3种填料的特性提出一套完整的装备保障方案4。

4实施方式

如图1所示，吸声圆锥的生产系统，包括真空系统、压缩空气系统、料罐一、料罐二、料仓一、料仓二、料仓三和混合罐、真空箱、模具机构和烘箱。料罐一和料罐二的出料口上均设置有伺服计量泵。真空系统包括真空泵、真空储罐以及若干个电磁阀，真空泵与真空储罐连通，真空储罐通过管道与料罐一、料罐二、料仓一、料仓三和真空箱连通，每根管道上均设置有一个电磁阀。压缩空气系统包括空压机、空气储罐以及若干个电磁阀，空压机与空气储罐连通，空气储罐通过管道与料罐一和料罐二连通，每根管道上均设置有一个电磁阀。

结合图2和图3，模具机构包括移动板车、设置在移动板车上的模具结构，模具结构包括框体、模具体、导轨、下料框和驱动机构，模具体包括前模体、后模体以及设置在前模体与后模体之间的多个连接模体，前模体、连接模体和后模体构成整体的模具体，相邻模体之间设置有铰链连接块，导轨设置在框体底部，模具体滑动安装在导轨上，下料框可拆卸安装在模具体的上部进料口，前模体固定在框体的一侧，驱动机构安装在框体远离前模体的一侧，且驱动机构的推拉端与后模体连接。在生产时，通过驱动机构推动模具相互靠近形成整体的模具体，然后通过下料框接物料，并导入到模具体中，然后通过移动板车将导入有物料的模具体拖到烘箱中进行烘烤成型，完成后通过驱动机构拉动模具之间相互分离，使得产品能从模具体中取出。通过铰链连接块的设置，能够使得相邻模体均具有拉力，使得所有模体之间能够分离。

前模体与连接模体、相邻连接模体、连接模体与后模体之间构成模具腔，下料框包括盖板和围框，盖板上设置有与模具腔的进料口对应的出料孔，外框与盖板的边缘密封固定连接。通过下料框的设置，使得每个模具料口均能够进行物料导入。模具体的边缘靠近下料框的一侧设置有多个定位销，围框的外侧设置有与所有定位销配合的卡槽。驱动机构包括丝杠杆、套筒、蜗轮、蜗杆和电机，套筒的内部设置有转动腔，蜗轮转动安装在转动腔内，套筒的外侧设置有与转动腔连通的连接口，蜗杆安装在电机的转轴上，蜗杆通过连接口与蜗轮配合，蜗轮的内圆心为丝杠螺纹孔设置，丝杠杆的一端与后模体连接，丝杠杆的另一端与蜗杆的内圆心丝杠螺纹孔配合，且套筒的内孔径面与丝杠杆的外径面为滑动配合，电机固定设置在框体，蜗杆外部设置有保护壳，保护壳与套筒为一体设置。通过电机导电蜗杆转动，蜗杆联动蜗轮，通过蜗轮上的丝杠螺纹孔与丝杠杆之间的螺纹配合，实现丝杠杆在套筒内的前后移动，并带动模具体分开和合并，框体上对应于丝杠杆处设置有通孔。

结语

吸声圆锥生产过程是聚氨酯弹性体基材与填料复合杂化的生产工艺过程。吸声圆锥性能稳定必须依靠严密的工艺条件控制和稳定精确的设备保障来满足，通过生产系统的设置，保证产品性能的稳定，根据液料和填料的特性提出完整的装备保障方案。本文研究的吸声圆锥生产系统保证产品性能的稳定，同时能够提高产品生产效率。

参考文献

[1]陈国锋,汲长远,吴友亮等.正交试验法研究SA-Y330吸声圆锥填充体系配比[J].声学与电子工程,2021,(04):15-16.

[2]董天韧.含周期单元声学覆盖层吸声机理研究[D].江苏科技大学,2021.DOI:10.27171/d.cnki.ghdcc.2021.000945.

[3]袁建安,苗志军,吴力佳.一种水声吸声复合型聚氨酯材料制备及性能研究[J].橡塑资源利用,2019,(06):11-15+20.

[4]陈国锋,徐肖锋,汲长远等.吸声圆锥排布对声性能的影响[J].声学与电子工程,2019,(02):44-45+49.