Акустическая конструкция для производственных помещений
Изобретение относится к промышленной акустике. Технический результат заключается в повышении эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения при сохранении габаритных размеров помещения. Акустическая конструкция производственных помещений содержит каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения стен, штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, которое установлено на виброизолирующие опоры. Оконные проемы содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей, которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму. На передней стенке имеется щелевая перфорация, между передней и задней стенками панели расположен звукопоглощающий элемент. Штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, выполнены в виде каркаса, который выполнен сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке. Пространство между сферическими оболочками заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки с объектом выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, шарнирно соединенного с подвеской, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром, установленным на упругодемпфирующем элементе, а другой – соединен с кольцом, предназначенным для его фиксации на объекте. Сферическая резонансная полость жестко соединена с по крайней мере одной втулкой с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем. Акустическая шумопоглощающая панель выполнена в виде жесткой стенки и перфорированной стенки, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент. Слой, прилегающий к жесткой стенке, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке слой выполнен с перфорацией из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. 4 ил.
Изобретение относится к промышленной акустике.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция производственных помещений по патенту РФ №2366785, [прототип], содержащая каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения в виде собранных в секции акустических шумопоглощающих панелей и штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения при сохранении габаритных размеров помещения.
Это достигается тем, что в акустической конструкции для производственных помещений, содержащей каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения стен, штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, которое установлено на виброизолирующие опоры, причем оконные проемы содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей, которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра увеличивают жесткость панели в целом, при этом стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а между передней и задней стенками панели расположен звукопоглощающий элемент, в качестве которого используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», а передняя и задняя стенки каркаса выполнены из нержавеющей стали, или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0, а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, пенополиуретана или пенополиэтилена, древесноволокнистого, древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», или «Антивибрит», или «Швим».
На фиг. 1 изображен общий вид акустической конструкции для производственного помещения, на фиг. 2 - общий вид акустической шумопоглощающей панели, на фиг. 3 - схема штучного звукопоглотителя, на фиг. 4 - вариант акустической шумопоглощающей панели.
Акустическая конструкция для производственных помещений (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показано), стены 1, 2, 3, 4 с акустическими ограждениями, подвесной акустический потолок 5, пол 6, выполненный с покрытием вибродемпфирующим материалом, штучные звукопоглотители 7 и 8, оконные 9 и дверные 10 проемы. Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры (на чертеже не показано), оконные проемы 9 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей (фиг. 2), которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней 12 и задней 13 стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация 14 и 15, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра 16, 17 увеличивают жесткость панели в целом. Стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками 19, 20, а между передней 12 и задней 13 стенками панели расположен звукопоглощающий элемент 18, в качестве которого 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, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0; а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, или пенополиуретана, или пенополиэтилена, или древесноволокнистого, или древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
Передняя и задняя стенки каркаса выполнены из нержавеющей стали, или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм.
Возможен вариант, когда в качестве звукопоглощающего материала акустической шумопоглощающей панели 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.
На фиг. 3 показана схема штучного звукопоглотителя, выполненного в виде сферического звукопоглотителя.
Звукопоглотитель сферический содержит жесткий каркас, выполненный сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью 28, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 26, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 24. При этом пространство 27 между сферическими оболочками 24 и 26 заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки 24 с объектом, например потолком производственного помещения, выполнено посредством упруго-демпфирующего элемента 25, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, и шарнирно соединенного с подвеской 22, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром 23, установленным на упругодемпфирующем элементе 25, а другой - соединен с кольцом 21, предназначенным для его фиксации на объекте.
Сферическая резонансная полость 28 жестко соединена с по крайней мере одной втулкой 29 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 24, а пространство 27 между ними заполнено звукопоглотителем.
Звукопоглотитель сферический работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом, расположенным в пространстве 27, образованном жесткой сплошной сферической оболочкой 26, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 24, подавляющим шумы на низких, средних и высоких частотах соответственно.
Соединение каркаса посредством упруго-демпфирующего элемента 25, позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонатора Гельмгольца, образованного воздушной сферической полостью 28 и горловиной резонатора 29, диаметр которой для гашения шума в заданной полосе частот подбирают в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило так: большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот, причем выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.
Акустическая конструкция для производственных помещений работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 12 ограждений 1, 2, 3, 4, попадает на слои звукопоглощающего элемента 18, выполненного из звукопоглощающего материала, в котором осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), при этом поры звукопоглотителя представляют собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25.
Предложенная автором акустическая конструкция является эффективным способом борьбы с производственными шумами.
Возможен вариант, когда (фиг. 4) акустическая шумопоглощающая панель выполнена в виде жесткой стенки 30 и перфорированной стенки 31, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 32, прилегающий к жесткой стенке 30, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке слой 33 выполнен с перфорацией 34 из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. Перфорированная стенка 31 имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. При этом звукопоглощающий слой 32 помещен в акустически прозрачный материал, например стеклоткань типа ЭЗ-100, или полимер типа «повиден», или нетканый материал, например «лутрасил».
Акустическая конструкция производственных помещений, содержащая каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения стен, штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, которое установлено на виброизолирующие опоры, причем оконные проемы содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей, которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра увеличивают жесткость панели в целом, при этом стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а между передней и задней стенками панели расположен звукопоглощающий элемент, в качестве которого используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool» или минеральной ваты типа «URSA», а передняя и задняя стенки каркаса выполнены из нержавеющей стали, или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0, а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, пенополиуретана или пенополиэтилена, древесноволокнистого, древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», или «Антивибрит», или «Швим», причем штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, выполнены в виде каркаса, который выполнен сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке, при этом пространство между сферическими оболочками заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки с объектом, например потолком производственного помещения, выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания и шарнирно соединенного с подвеской, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром, установленным на упругодемпфирующем элементе, а другой – соединен с кольцом, предназначенным для его фиксации на объекте, а сферическая резонансная полость жестко соединена с по крайней мере одной втулкой с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем, отличающаяся тем, что акустическая шумопоглощающая панель выполнена в виде жесткой стенки и перфорированной стенки, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой, прилегающий к жесткой стенке, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке слой выполнен с перфорацией из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.
