Резонансный звукопоглотитель
Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении производственного оборудования методом звукопоглощения. Технический результат: повышение эффективности шумоглушения за счет расширения частотного диапазона и улучшение эксплуатационных свойств. Резонансный звукопоглотитель состоит из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку производственного здания, с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом. Каркас выполнен в виде стакана. Боковая поверхность стакана, днище и крышка, к которой присоединен элемент крепления к потолку производственного здания в виде отрезка троса, выполнены перфорированными. Внутри каркаса расположен жестко закрепленный по оси стакана его днище центральный стержень, на котором установлена с возможностью ее фиксации по высоте центрального стержня, по крайней мере, одна внутренняя перегородка, образующая с другой или с другими перегородками, крышкой и днищем стакана резонансные полости, по крайней мере, в одной из которых расположен звукопоглощающий материал, обернутый акустически прозрачным материалом. Перфорация выполнена щелевой. Коэффициент перфорации боковой поверхности, днища, крышки каркаса, а также внутренней перегородки выполнен одинаковым и равным или более 0,3. Боковая поверхность перфорированного стакана в сечении, перпендикулярном оси стакана, имеет форму в виде окружности, или эллипса, или треугольника, или многоугольника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении производственного оборудования методом звукопоглощения.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является резонансный звукопоглотитель (патент РФ №2059772, кл. Е04В 1/84, 1994 г.), включающий подвешенный на несущей конструкции каркас с жестко закрепленными на нем звукопоглощающими элементами в виде чередующихся между собой активных, со звукопоглощающим материалом, и реактивных полостей, разделенных перегородками, закрепленными на днище каркаса с его внутренней стороны.
Недостатком известного технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет необходимости постоянной настройки шага расположения звукопоглощающих элементов и выбора их угла наклона к отражающей поверхности, что ограничивает спектральные возможности шумоглушения из-за отсутствия резонансных объемов, настроенных на определенную полосу частот.
Технический результат изобретения - повышение эффективности шумоглушения за счет расширения частотного диапазона и улучшение эксплуатационных свойств.
Это достигается тем, что в резонансном звукопоглотителе, состоящем из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку производственного здания, с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым акустически прозрачным материалом, каркас выполнен в виде перфорированного стакана с перфорированной боковой поверхностью и перфорированным днищем, в верхней части которого закреплена перфорированная крышка, к которой присоединен элемент крепления к потолку производственного здания в виде отрезка троса, а внутри каркаса расположен жестко закрепленный по оси стакана в его днище центральный стержень, на котором установлена с возможностью ее фиксации по высоте центрального стержня, по крайней мере, одна внутренняя перегородка, образующая между собой, крышкой и днищем стакана резонансные полости, по крайней мере, в одной из которых расположен звукопоглощающий материал, обернутый акустически прозрачным материалом.
На чертеже представлен фронтальный разрез предлагаемого звукопоглотителя.
Резонансный звукопоглотитель состоит из жесткого каркаса 1, подвешиваемого к потолку производственного здания (на чертеже не показано), с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом 6, обернутым акустически прозрачным материалом, причем каркас выполнен в виде перфорированного стакана с перфорированной боковой поверхностью 3 и перфорированным днищем, в верхней части которого закреплена перфорированная крышка 2, к которой присоединен элемент крепления 7 к потолку производственного здания в виде отрезка троса, а внутри каркаса 1 расположен жестко закрепленный по оси стакана в его днище центральный стержень 4, на котором установлена с возможностью ее фиксации по высоте центрального стержня, по крайней мере, одна внутренняя перегородка 5, образующая между собой, крышкой и днищем стакана резонансные полости, по крайней мере, в одной из которых расположен звукопоглощающий материал 6, обернутый акустически прозрачным материалом. Боковая поверхность 3 перфорированного стакана в сечении, перпендикулярном оси стакана, имеет форму в виде окружности, или эллипса, или треугольника, или многоугольника (на чертеже не показано). Внутренняя перегородка 5 выполнена перфорированной (на чертеже не показано). Элемент крепления 7 к потолку производственного здания выполнен в виде упругого элемента, например винтовой цилиндрической или конической пружины (на чертеже не показано).
Коэффициент перфорации боковой поверхности 3, днища, крышки каркаса 1, а также внутренней перегородки 5 выполнен одинаковым и равным или более 0,3. Либо коэффициент перфорации боковой поверхности 3, днища и крышки каркаса выполнен большим, чем коэффициент перфорации внутренней перегородки 5.
В качестве звукопоглощающего материала используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, а в качестве акустически прозрачного материала, например стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден».
В качестве звукопоглощающего материала используются плиты на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5...0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5...10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10...20 МПа.
В качестве звукопоглощающего материала используются элементы из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30...45%.
В качестве звукопоглощающего материала используются элементы с послойной и перекрестной намоткой из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас.
В качестве звукопоглощающего материала используется крошка из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3...2,5 мм.
Резонансный звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглощающим материалом 6 полостями и незаполненными им. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца в образованных полостях внутри каркаса 1. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы - для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот.
Взаимодействие звуковых волн с полостями, заполненными звукопоглощающим материалом 6, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, при этом повышается коэффициент звукопоглощения.
Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки звукопоглотителя на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.
1. Резонансный звукопоглотитель, состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку производственного здания, с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым акустически прозрачным материалом, при этом каркас выполнен в виде стакана с боковой поверхностью и днищем, в верхней части которого закреплена крышка, отличающийся тем, что боковая поверхность стакана, днище и крышка, к которой присоединен элемент крепления к потолку производственного здания в виде отрезка троса, выполнены перфорированными, а внутри каркаса расположен жестко закрепленный по оси стакана в его днище центральный стержень, на котором установлена с возможностью ее фиксации по высоте центрального стержня, по крайней мере, одна внутренняя перегородка, образующая с другой или с другими перегородками, крышкой и днищем стакана резонансные полости, по крайней мере, в одной из которых расположен звукопоглощающий материал, обернутый акустически прозрачным материалом, а перфорация выполнена щелевой, причем коэффициент перфорации боковой поверхности, днища, крышки каркаса, а также внутренней перегородки выполнен одинаковым и равным или более 0,3, а боковая поверхность перфорированного стакана в сечении, перпендикулярном оси стакана, имеет форму в виде окружности, или эллипса, или треугольника, или многоугольника.
2. Резонансный звукопоглотитель по п.1, отличающийся тем, что элемент крепления к потолку производственного здания выполнен в виде упругого элемента, например винтовой цилиндрической или конической пружины.
