[发明专利]一种基于声学超材料的3D打印机噪声抑制结构

说明书

一种基于声学超材料的3D打印机噪声抑制结构，包括下底板、左挡板、后挡板、上框架及前、右、上降噪管组；上框架水平设在下底板正上方；左挡板竖直设在上框架的左边框与下底板之间；后挡板竖直设在上框架的后边框与下底板之间；前降噪管组竖直设在上框架的前边框与下底板之间；右降噪管组竖直设在上框架的右边框与下底板之间；上降噪管组水平设在上框架的前边框与后边框之间；后挡板的中部设有排尘风扇；所有降噪管结构相同且均采用同轴嵌套式双管结构，包括降噪内管和降噪外管，降噪内管和降噪外管的截面形状均为C形。本发明利用亥姆霍兹共振原理，仅通过结构自身几何特征即可实现对特定频段噪声的抑制，可实现降噪、冷却和排尘的功能结合。

技术领域

本发明属于降噪技术领域，特别是涉及一种基于声学超材料的3D打印机噪声抑制结构。

背景技术

目前，3D打印技术已经广泛应用于制造、医疗、建筑、航天等领域，但随着3D打印技术在实验室环境下的应用常态背景化，甚至日常生活家用化，暴露出的污染危害问题也愈发严重。

一方面，3D打印机在运行过程中会持续释放危害人类健康的有毒颗粒，这些存在于环境中的大量超细粒子(UFP)直径通常不超过100纳米，由于这些颗粒足够小，如果被人体吸入，会沉积在肺部或者直接被血液吸收，从而对健康构成危害。

另一方面，3D打印机会在运行过程中会持续产生低频弱噪声，这种持续的低频弱噪声往往是容易被忽视的污染，而持续的低频弱噪声会对人的神经系统、内分泌系统和心血管系统产生不良影响。

为此，3D打印机的粉尘和噪声污染问题开始被逐渐重视起来，但重视程度还远远不够，绝大多数的3D打印机仍在裸机状态下工作，因此对健康的危害仍在持续。

现有的降噪吸声结构在解决3D打印机噪声污染问题时，多利用噪声在材料中传播时的粘滞摩擦和热传导效应进行噪声的吸收，因此降噪效果比较差，而且现有的降噪吸声结构通常采用闭式腔体结构，这种闭式腔体设计很容易导致腔体内温度过热，因而只能通过强制对流进行通风冷却，但强制对流通风冷却系统的空间占用率较高，而且能耗也较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于声学超材料的3D打印机噪声抑制结构，利用了亥姆霍兹共振原理，仅通过结构的自身几何特征即可实现对特定频段噪声的抑制，采用开式腔体设计，仅通过自然对流即可实现散热，同时实现了降噪、冷却和排尘的功能结合，并且还具有结构简单、安全可靠、节能环保的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于声学超材料的3D打印机噪声抑制结构，包括下底板、左挡板、后挡板、上框架、前降噪管组、右降噪管组及上降噪管组；所述下底板水平设置，所述上框架水平设置在下底板正上方；所述左挡板竖直设置在上框架的左边框与下底板之间；所述后挡板竖直设置在上框架的后边框与下底板之间；所述前降噪管组竖直设置在上框架的前边框与下底板之间；所述右降噪管组竖直设置在上框架的右边框与下底板之间；所述上降噪管组水平设置在上框架的前边框与后边框之间；在所述后挡板的中部设置有排尘风扇；所述前降噪管组、右降噪管组及上降噪管组内的降噪管结构相同，均采用同轴嵌套式双管结构，包括降噪内管和降噪外管，且降噪内管和降噪外管的截面形状均为C形。

在所述前降噪管组、右降噪管组及上降噪管组内，所述降噪内管的截面内半径记为r₁，降噪内管的截面外半径记为r₂，所述降噪外管的截面内半径记为R₁，降噪外管的截面外半径记为R₂，所述降噪内管和降噪外管的开口宽度相等且记为K，所述降噪内管和降噪外管的开口夹角为180°，且降噪外管的开口朝向3D打印机。

在所述前降噪管组、右降噪管组及上降噪管组内，降噪管的高度记为H，相邻降噪管之间的间距记为L，所述降噪外管的截面外半径记为R₂，且L＝2R₂；所述降噪管的高度H为50mm～500mm。