Звукопоглощающий элемент
Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях. Звукопоглощающий элемент содержит перфорированные поверхности, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала. Первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на верхней перфорированной поверхности. Второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя. Прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, и крепится с помощью стержней, параллельных верхней и нижней перфорированным поверхностям, которые жестко связаны с верхней перфорированной поверхностью посредством вертикальных, перпендикулярных к ним крепежных элементов, например в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на верхней перфорированной поверхности, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень и стягивающего его винтом. Изобретение позволяет повысить эффективность шумоглушения и надежность конструкции в целом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и других звукопоглощающих конструкций.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающий элемент, применяемый в качестве облицовки производственных помещений, известный из патента РФ №2463412 (прототип).
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет наличия пустот между слоями, где отсутствует поглощение звука между слоями звукопоглотителя.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом.
Это достигается тем, что в звукопоглощающем элементе, содержащем гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, последняя состоит из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.
На чертеже изображена схема звукопоглощающего элемента.
Звукопоглощающий элемент выполнен в виде перфорированных верхней и нижней соответственно 1 и 2 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 3, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на верхней перфорированной поверхности 1, второй слой 4, более мягкий чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 3.
Прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 6 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 6), параллельных верхней 1 и нижней 2 перфорированным поверхностям, которые жестко связаны с верхней перфорированной поверхностью 1 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним крепежных элементов, например в виде пластин 7, один конец которых жестко закреплен на верхней перфорированной поверхности 1, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 6 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).
Сплошной профилированный слой 3 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 5 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 5 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 4.
Третий слой 8 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 1 и 2, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 8 расположен между первым, более жестким, слоем 3 и перфорированной поверхностью 2 звукопоглощающего элемента.
В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 3 применен материал 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, например пеноалюминия.
В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 4 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
Материал перфорированных поверхностей 1 и 2 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Анти-вибрит», «Швим», причем внутренние поверхности перфорированных поверхностей 1 и 2, обращенные в сторону звукопоглощающей конструкции, облицованы акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слои перфорированных поверхностей 1 и 2 и третий слой 8 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 3 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 4. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированных поверхностей 1 и 2 принимается равным или более 0,25.
1. Звукопоглощающий элемент, содержащий перфорированные поверхности, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на верхней перфорированной поверхности, второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, при этом прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, и крепится с помощью стержней, параллельных верхней и нижней перфорированным поверхностям, которые жестко связанны с верхней перфорированной поверхностью посредством вертикальных, перпендикулярных к ним крепежных элементов, например в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на верхней перфорированной поверхности, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень и стягивающего его винтом.
2. Звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что сплошной профилированный слой звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой.
3. Звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя применен материал 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, например пеноалюминий.
4. Звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
5. Звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что материал перфорированных поверхностей выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
