Акустическая конструкция цеха с виброактивным оборудованием
Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шу-моглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума. Техническим результатом является повышение прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения. Технический результат достигается тем, что акустическая конструкция цеха с виброактивным оборудованием, содержащая каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, пол выполнен на упругом основании, конструкция пола на упругом основании содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, при этом в полостях базовых плит межэтажного перекрытия установлены вибродемпфирующие вставки, каждая из которых выполнена в виде цилиндра из жесткого вибродемпфирующего материала, внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник с дисками, вдоль оси упругого сердечника жестко закреплены по всей длине полости цилиндра демпфирующие диски, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовой плиты межэтажного перекрытия, а промежуточные демпфирующие диски расположены равномерно с шагом, не превышающим внутренний диаметр цилиндра, а упругий сердечник, осесимметрично и коаксиально расположенный внутри цилиндра вибродемпфирующей вставки, выполнен комбинированным, при этом демпфирующие диски, закрепленные по всей длине упругого сердечника, расположены с чередованием жестких и комбинированных демпфирующих дисков, при этом комбинированные демпфирующие диски состоят из упругой части в виде оппозитно закрепленных на упругом сердечнике дисков из твердого вибродемпфирующего материала в виде пластиката, и демпфирующей части, выполненной в виде диска из мягкого вибродемпфирующего материала, при этом жесткие демпфирующие диски выполнены в виде дискового перфорированного каркаса из упругого материала, заполненного сетчатым демпфирующим элементом, при этом в вибродемпфирующей вставке плотность сетчатой структуры сетчатого демпфирующего элемента дискового перфорированного каркаса жестких демпфирующих дисков, заполненных сетчатым демпфирующим элементом, находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см3÷2,0 г/см3, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм÷0,15 мм, при этом сетчатый демпфирующий элемент заполнен эластомером в виде полиуретана. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к промышленной акустике.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция по патенту РФ №2490400, [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия.
Технический результат - повышение прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в акустической конструкции цеха с виброактивным оборудованием, содержащей каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, а конструкция пола выполнена на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой, базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями.
На фиг. 1 изображен общий вид акустической конструкции цеха с виброактивным оборудованием, на фиг. 2 - разрез междуэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - вибродемпфи-рующая вставка для полостей 16 и 19 междуэтажного перекрытия, на фиг. 4 - схема штучного звукопоглотителя.
Акустическая конструкция цеха с виброактивным оборудованием (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас в котором расположен звукопоглощающий материал и установленные над шумным виброактивным оборудованием 11. Размеры цеха: длина D, ширина W, высота Н.
Конструкция пола на упругом основании (фиг. 2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой, базовых плитах 15 и 18 межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями соответственно 16 и 19 через слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 с зазором 17 относительно несущих стен 1, 2, 3, 4 производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 12 по всем направлениям слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 1, 2, 3, 4 и базовой несущей плите 15 перекрытия.
Для повышения прочности и сейсмостойкости зданий, а также эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием полости, между базовыми плитами 15 и 18 межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала 20, а полости 16 и 19 базовых плит 15 и 18 расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены 1, 2, 3, 4 облицованы звукопоглощающими конструкциями.
В качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций 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 стекловой-локом, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (на чертеже не показано), например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден».
В качестве звукопоглощающего материала может быть использован также жесткий пористый материал, например пеноалюминий или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован материал в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, или полиуретана, или пластиката, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3÷2,5 мм (на чертеже не показано).
Акустическая конструкция цеха с виброактивным оборудованием работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, попадает на слои звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций, которыми облицованы несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас в котором расположен звукопоглощающий материал и которые установлены над шумным оборудованием 11. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов ʺГельмгольцаʺ, 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. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа Э3-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.
При установке виброактивного оборудования на плиту 12, происходит двухкаскадная виброзащита, за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 12, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 14, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например, пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м3. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. При этом стекло-волокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.
Вибродемпфирующая вставка (фиг. 3) для полостей 16 и 19 междуэтажного перекрытия выполнена в виде цилиндра 21 из жесткого вибродемпфирующего материала, внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник 22, вдоль оси которого жестко закреплены по всей длине полости, демпфирующие диски 23, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовой плиты. Упругий сердечник 22, осесимметрично и коаксиально расположенный внутри цилиндра 21 вибродемпфирующей вставки, выполнен комбинированным и состоящим из упругой части 27 в виде стерж-,ня, и демпфирующей части, выполненной в виде внешней коаксиальной оболочки 29 из вибродемпфирующего материала, например полиуретана. Демпфирующие диски 25, жестко закрепленные по всей длине упругого сердечника 22 вибродемпфирующей вставки, выполнены комбинированными и состоящими из упругой части в виде оппозитно закрепленных на упругом сердечнике дисков 25 из твердого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» и демпфирующей части, выполненной в виде диска 28 из мягкого вибродемпфирующего материала, расположенного между дисками из твердого вибродемпфирующего материала, и выполненного из мягкого вибродемпфирующего материала, например губчатой резины, нетканого вибродемпфирующего материала, полиуретана. Демпфирующие диски 25 и 26, жестко закрепленные по всей длине упругого сердечника 22, расположены с чередованием жестких 26 и комбинированных 25 дисков. Возможен вариант, когда жесткие демпфирующие диски 26, закрепленные по всей длине упругого сердечника 22, и расположенные с чередованием их с комбинированными 25 дисками, выполнены в виде дискового перфорированного каркаса 30 из упругого материала, заполненного сетчатым демпфирующим элементом. При этом плотность сетчатой структуры сетчатого демпфирующего элемента дискового перфорированного каркаса жестких демпфирующих дисков 26, заполненных сетчатым демпфирующим элементом, находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см3÷2,0 г/см3, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм÷0,15 мм, при этом сетчатый демпфирующий элемент заполнен эластомером, например полиуретаном. При этом промежуточные демпфирующие диски расположены равномерно с шагом, не превышающим внутренний диаметр цилиндра.
Вибродемпфирующая вставка работает следующим образом.
Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглощающего материала, представляющих 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 шумопоглощающего материала. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. Добавим, что стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.
На фиг. 4 представлена схема варианта звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием, выполненного в виде сферического звукопоглотителя.
Звукопоглотитель сферический содержит жесткий каркас, выполненный сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью 38, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 36, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 34. При этом пространство 37 между сферическими оболочками 34 и 36 заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки 34 с объектом, например потолком производственного помещения, выполнено посредством упруго-демпфирующего элемента 35, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, и шарнирно соединенного с подвеской 32, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром 33, установленном на упругодемпфирующем элементе 5, а другой - соединен с кольцом 31, предназначенным для его фиксации на объекте.
Сферическая резонансная полость 38 жестко соединена, с по крайней мере, одной втулкой 39 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 34, а пространство 37 между ними заполнено звукопоглотителем.
1. Акустическая конструкция цеха с виброактивным оборудованием, содержащая каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, пол выполнен на упругом основании, конструкция пола на упругом основании содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом в виде вспененного полимера, полиэтилена или полипропилена, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями, отличающаяся тем, что в полостях базовых плита межэтажного перекрытия установлены вибродемпфирующие вставки, каждая из которых выполнена в виде цилиндра из жесткого вибродемпфирующего материала, внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник с дисками, вдоль оси упругого сердечника жестко закреплены по всей длине полости цилиндра демпфирующие диски, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовой плиты межэтажного перекрытия, а промежуточные демпфирующие диски расположены равномерно с шагом, не превышающим внутренний диаметр цилиндра, а упругий сердечник, осесимметрично и коаксиально расположенный внутри цилиндра вибродемпфирующей вставки, выполнен комбинированным и состоящим из упругой части в виде стержня, и демпфирующей части, выполненной в виде внешней коаксиальной оболочки из вибродемпфирующего материала в виде полиуретана, при этом демпфирующие диски, закрепленные по всей длине упругого сердечника, расположены с чередованием жестких и комбинированных демпфирующих дисков, при этом комбинированные демпфирующие диски состоят из упругой части в виде оппозитно закрепленных на упругом сердечнике дисков из твердого вибродемпфирующего материала в виде пластиката типа «Агат», «Антивибрит», или «Швим», и демпфирующей части, выполненной в виде диска из мягкого вибродемпфирующего материала в виде губчатой резины, нетканого вибродемпфирующего материала или полиуретана, при этом жесткие демпфирующие диски выполнены в виде дискового перфорированного каркаса из упругого материала, заполненного сетчатым демпфирующим элементом, при этом в вибродемпфирующей вставке плотность сетчатой структуры сетчатого демпфирующего элемента дискового перфорированного каркаса жестких демпфирующих дисков, заполненных сетчатым демпфирующим элементом, находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см3÷2,0 г/см3, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм÷0,15 мм, при этом сетчатый демпфирующий элемент заполнен эластомером в виде полиуретана.
2. Акустическая конструкция цеха с виброактивным оборудованием по п. 1, отличающаяся тем, что звукопоглотители выполнены сферическими, каждый из которых содержит звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе, каркас 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 упруго-демпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, и шарнирно соединенного с подвеской, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром, установленном 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.
