Звукопоглотитель
Изобретение относится к технике глушения шума. Звукопоглотитель содержит каркас, выполненный в виде перфорированных стенок, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, каркас выполнен в виде трех перфорированных стенок: внешних и внутренней, средней стенки, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, причем выполнен симметричным относительно средней стенки, которая разделяет его на две эквивалентные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала, при этом более жесткие, первые слои выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних перфорированных стенках, вторые слои, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, расположенными в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев и имеют форму тел вращения в виде шаров, причем первые слои выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей сферических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои, а третьи звукопоглощающие слои выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями, при этом каждая из внешних перфорированных стенок жестко связана с соответствующим ей вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни и стягивающих их винтами, при этом стержни выполнены параллельными перфорированным стенкам. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на низких и средних частотах. 2 ил.
Изобретение относится к технике глушения шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности является звукопоглотитель по патенту РФ №2392501, F01N 1/00, 1994 г., содержащий цилиндрический каркас в виде перфорированной втулки и крышек, заполненный звукопоглотителем, а снаружи втулки расположен слой акустически прозрачной оболочки, из капроновой сетки или стеклоткани.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на низких и средних частотах.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на низких и средних частотах.
Это достигается тем, что в звукопоглотителе, содержащем каркас, выполненный в виде перфорированных стенок, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, каркас выполнен в виде трех перфорированных стенок: внешних и внутренней, средней стенки, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, причем выполнен симметричным относительно средней стенки, которая разделяет его на две эквивалентные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала, при этом более жесткие, первые слои выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних перфорированных стенках, вторые слои, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, расположенными в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев и имеют форму тел вращения в виде шаров, причем первые слои выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей сферических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои, а третьи звукопоглощающие слои выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями, при этом каждая из внешних перфорированных стенок жестко связана с соответствующим ей вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни и стягивающих их винтами, при этом стержни выполнены параллельными перфорированным стенкам.
На фиг. 1 представлен общий вид звукопоглотителя, на фиг. 2 - сечение А-А звукопоглотителя.
Звукопоглотитель содержит каркас, выполненный в виде трех перфорированных стенок: внешних 1 и 3, и внутренней, средней стенки 2, между которыми размещены слои 4, 5, 6, 7, 12, 13 звукопоглощающего материала. Каркас выполнен симметричным относительно средней стенки 2, которая разделяет его на две эквивалентные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала.
Более жесткие, первые слои 4 и 5 выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних 1 и 3 перфорированных стенках, вторые слои 6 и 7, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, расположенными в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев 4 и 5. Вторые слои 6 и 7 имеют форму тел вращения в виде шаров. Первые слои 4 и 5 выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей сферических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои 6 и 7. Третьи звукопоглощающие слои 12 и 13 выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями.
Каждая из внешних перфорированных, стенок 1 и 3 жестко связана с соответствующим ей вторым слоем 6 и 7 посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов 10 и 11, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни 8 и 9 и стягивающих их винтами. При этом стержни 8 и 9 выполнены параллельными перфорированным стенкам 1, 2, 3.
Первые слои выполнены из звукопоглощающего материала на основе алюминесодержащих сплавов, наполненными их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3, прочностью на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например из пеноалюминия.
В качестве звукопоглощающего материала вторых, более мягких, слоев 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 стенок 1, 2 и 3 выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности стенок, обращенная в сторону звукопоглощающего материала, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой одной из внешней перфорированной стенки 1 или 3, третьи слои звукопоглотителя, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, и фокусирующий отраженный звук падает на мягкие слои 6 и 7. 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. Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранного возбуждения перфорированной внутренней, средней стенки 2 корпуса и, косвенно, внутренних объемов воздуха. За счет большого декремента затухания в материале возникает поглощение звуковой энергии при диссипации.
Звукопоглотитель, содержащий каркас, выполненный в виде перфорированных стенок, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, отличающийся тем, что каркас выполнен в виде трех перфорированных стенок: внешних и внутренней, средней стенки, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, причем выполнен симметричным относительно средней стенки, которая разделяет его на две эквивалентные части, каждая из которых имеет три слоя звукопоглощающего материала, при этом более жесткие, первые слои выполнены сплошными, профилированными и закреплены соответственно на внешних перфорированных стенках, вторые слои, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми, расположенными в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев и имеют форму тел вращения в виде шаров, причем первые слои выполнены из материала с коэффициентом отражения звука большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей сферических поверхностей, фокусирующих отраженный звук на вторые слои, а третьи звукопоглощающие слои выполнены из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположены в пустотах, образованных между первыми и вторыми слоями, при этом каждая из внешних перфорированных стенок жестко связана с соответствующим ей вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов, выполненных в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомутов, охватывающих соответственно стержни и стягивающих их винтами, при этом стержни выполнены параллельными перфорированным стенкам.
