Плавающая крышка установки для ультразвуковой очистки (варианты)

 

Использование: преимущественно в установках для жидкостной очистки материалов, излучающих тональный шум поверхностью рабочей жидкости. Сущность изобретения: в крышке, содержащей набор элементов с положительной плавучестью, шарнирно соединенных в цепочки, один конец цепочки соединен с корпусом установки, элементы цепочек выполнены из звукопоглощающего материала, причем поперечные размеры элементов не менее 2/γ¹_ш, где γ¹_ш - коэффициент затухания акустической волны в звукопоглощающем материале, а зазор между элементами выбирается из условия λ_o/4≅ a≅ λ_o, где λ_o - длина акустической волны в воздухе. Кроме того, для усиления шумозаглушающего эффекта крышки предлагается на поверхности элементов цепочек, граничащей с рабочей жидкостью, создать согласующий слой, а также предлагается создать внутри элементов перегородки, с помощью которых осуществляется резонансное глушение шума. Предлагается и еще один вариант крышки, к которой верхние поверхности элементов цепочек выполнены из звукоизолирующего материала, а остальные поверхности выполнены из звукопоглащающего материала, причем толщина слоя звукопоглащающего материала l₁≥ λ_зп/4, а размер звукопоглащающей поверхности t₁ вдоль высоты элемента не менее двукратной величины зазора между элементами. 8 з. п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к глушению шума источников, требующих постоянного доступа или вентиляции, и может быть использовано преимущественно в установках для жидкостной очистки материалов и изделий, излучающих тональный шум поверхностью рабочей жидкости.

Установка для ультразвуковой жидкостной очистки материалов и изделий излучает наиболее интенсивный шум на частотах, равных рабочей частоте f_раб. и на частоте субгармоники f_с= f_раб (1). На этих частотах шум является тональным, т. к. измеренный в 1/3 октавных полосах частот, он превышает по уровню шум в соседних полосах не менее, чем на 10 дБ. В промышленности и в быту, как правило, используются установки с f_раб ≈ кГц, поэтому излучение шума на частоте субгармоники f_c = 11 кГц имеет звуковой диапазоне частот, причем тот, в котором установлены самые жесткие нормы. Поэтому основной проблемой снижения шума указанных установок является снижение тонального шума с частотой субгармоники f_с. Основными источниками шума в указанных установках являются: внешняя поверхность стенок технологической камеры, преобразователь УЗ колебаний, а также внутренняя поверхность стенок камеры и поверхность рабочей жидкости. Снижение шума внешней поверхности стенок камеры и преобразователя реализуется, как правило, посредством звукоизолирующего кожуха, а снижение шума внутренней поверхности стенок камеры и поверхности рабочей жидкости - звукоизолирующей крышки. При очень больших уровнях излучаемого шума звукоизолирующая крышка, состоящая из акустически жесткого материала и звукопоглощающего материала, является единственно возможной преградой излучаемого шума. Однако такая крышка, имея повышенные массогабаритные параметры, создает неудобства при постоянной ее эксплуатации, приводит к снижению производительности труда, и при этом не обеспечивает снижения уровня шума в то время, когда она открыта (циклы загрузки и разгрузки изделий при очистке).

Известна звукоизолирующая крышка установки для ультразвуковой очистки, состоящая из звукоизолирующего материала [2] . Крышка закреплена шарнирно на кожухе установки и имеет запирающее устройство, обеспечивающее герметичное ее прилегание к кожуху. Недостатком указанной крышки является неудобство ее использования, т. к. она требует постоянного открывания и закрывания при загрузке и разгрузке очищаемых изделий и как следствие, снижение производительности труда. Существенным недостатком крышки является также невозможность снижения шума при ее открывании и закрывании во время загрузки и выгрузки изделий (без отключения установки).

Прототипом предлагаемого изобретения является плавающая крышка (3), содержащая плоские, обеспечивающие жесткость конструкции, несущие элементы и общую гибкую оболочку, закрывающую их по меньшей мере, с одной стороны. Недостатками данной крышки являются невозможность загрузки и разгрузки изделий сквозь крышку вследствие наличия сплошной оболочки, невозможность загрузки и разгрузки изделий сквозь крышку без ее оболочки вследствие жесткого соединения плоских несущих элементов, невозможность значимого снижения шума, излучаемого жидкостью между несущими элементами при отсутствии оболочки вследствие отсутствия шумозаглушающих элементов и параметров конструкции, наличие же общей сплошной оболочки делает невозможным использование крышки для сквозного проникновения через нее очищаемых изделий, невозможность снижения шума во время транспортирования очищаемых изделий (при загрузке и разгрузке технологической камеры) при использовании крышки вместе со сплошной оболочкой.

Задачей/ решаемой изобретением/ является создание плавающей крышки установки для ультразвуковой очистки/ которая позволяет повысить производительность труда и одновременно снизить уровень шума при жидкостной очистке изделия. Сущность предлагаемого технического решения заключается в том/ что предлагаемая конструкция крышки позволяет пропускать сквозь себя изделия при их загрузке и разгрузке в процессе очистки и позволяет погасить интенсивный шум/ излучаемый поверхностью рабочей жидкости при всех циклах технологического процесса (очистка и транспортирование). Для этого в крышке/ содержащей набор элементов с положительной плавучестью/ эти элементы шарнирно соединены в цепочки/ у которых один конец соединен с корпусом установки/ элементы цепочек выполнены из звукопоглощающего материала/ причем поперечные размеры элементов не менее 2/γ_шʹ/ где γ_шʹ - коэффициент затухания акустической волны в звукопоглощающем материале/ а зазор между элементами выбирается из условия λ₀/4 ≅a≅λ₀/ где λ₀ - длина акустической волны в воздухе. Кроме того/ для усиления шумозаглушающего эффекта крышки предлагается на поверхности элементов цепочек/ граничащей с рабочей жидкостью/ создать согласующий слой/ а также предлагается внутри элементов выполнить перегородки/ с помощью которых осуществляется резонансное глушение шума.

Предлагается и еще один вариант крышки/ в которой верхние поверхности элементов цепочек выполнены из звукоизолирующего материала/ а остальные поверхности выполнены из звукопоглощающего материала/ причем толщина слоя звукопоглощающего материала l₁≥ λ_зп/4/ а размер звукопоглощающей поверхности вдоль высоты элемента t₁ не менее двухкратной величины зазора между элементами. Для усиления шумозаглушающего эффекта элементы цепочек имеют сквозные отверстия/ которые образуют интерференционные шумозаглушающие каналы.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1, 2 показан пример выполнения плавающей крышки с возможностью сквозного прохождения через нее загружаемых и разгружаемых очищаемых изделий. На фиг. 3-5 приведены варианты расположения плавающих элементов, размеры элементов, расстояния между элементами, а также расстояния между элементами и стенками технологической установки. На фиг. 6-9 - варианты шарнирного соединения элементов, на фиг. 10, 11 - варианты шарнирного соединения цепочек элементов с установкой. На фиг. 12-17 приведены схемы конструкции плавающего элемента, содержащего звукоизолирующий и согласующий слои и варианты звукоизолирующих перегородок, на фиг. 16-21 - схема вариантов конструкции плавающего элемента, содержащего резонансные звукопоглотители, на фиг. 22-25 - схема вариантов конструкции плавающего элемента, содержащего интерференционные шумозаглушающие каналы. Установка содержит технологическую камеру 1 с встроенным преобразователем 2, с рабочей жидкостью 3, звукоизолирующий кожух 4, и шумозаглушающую плавающую крышку, состоящую из цепочек плавающих элементов 5. Элементы 5 каждой цепочки соединены между собой шарниром, причем элементы 5 в соседних цепочках могут быть размещены как параллельно друг другу, так и в шахматном порядке, в обоих случаях длина зазора 6 между параллельными цепочками элементов неизменна. При расположении элементов в шахматном порядке длина зазора 7 между элементами трех соседних цепочек (или двух соседних цепочек и стенки камеры 1) будет меньше длины зазора 6 и зависит от ширины элементов и ширины зазора между элементами. Шарнирное соединение элементов цепочки между собой обеспечивает только одну степень свободы - вращение вокруг оси 8 кольцевого шарнира 9 или вокруг оси 10 пластинчатого шарнира 11. Каждая цепочка элементов шарнирно соединена с установкой. Шарнир обеспечивает только одну степень свободы - вращение вокруг оси держателя 13 или вокруг оси держателя 13 и оси шарнира 12 элемента. Держатель 13 на обоих концах имеет расширение 14 выполненное, например в виде фланца или шайбы, которое может перемещаться в направляющем пазе 15 камеры 1, поэтому совокупность держателя 13 с расширением 14 и направляющим пазом 15 образуют подвижное соединение, обеспечивающее только одну степень свободы - перемещение держателя 13 в вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси b-b держателя. Это подвижное соединение обеспечивает нахождение всех элементов 5 цепочек на поверхности рабочей жидкости при изменении ее уровня. Цепочки элементов 5, подвижно закрепленные с помощью держателя 13 на противоположных стенках технологической камеры 1, перекрывают всю поверхность рабочей жидкости 3. При этом они не имеют соединения вдоль оси с-с и поэтому в средней части камеры обеспечивается сквозное прохождение очищаемых изделий при их загрузке и разгрузке. Элементы 5 имеют, например, длину b₁ = 100 мм, ширину b = 50 мм и высоту над уровнем жидкости 31,3 мм, причем эти поперечные размеры элементов ≥2а, где а = 7,8 мм - ширина зазора между элементами. Элементы 5 имеют положительную плавучесть, например, за счет внутренней области содержащей несквозные поры (пенопласты, некоторые виды поропластов. Имея пористую структуру элементы 5 одновременно являются звукопоглотителями. Дополнительно поверхность элементов, имеющая постоянный контакт с рабочей жидкостью, выполнена с уменьшающимся в направлении глубины элемента волновым сопротивлением. Изменение сопротивления реализовано с помощью согласующего слоя 16 толщиной t = 13 мм = λ_зп/4, где λ_зп - длина акустической волны в звукопоглощающем материале, для пенопласта λ_зп можно определить по формуле λ_зп = 2 π/ , где ≈ 120 - волновое число распространения волны в пенопласте. Сопротивление этого слоя на границе с жидкостью близко к ее сопротивлению, а в глубине элемента - к сопротивлению звукопоглощающего материала элемента. Слой 16 можно получить, например, постепенным уплотнением материала элемента 5 в направлении из глубины элемента к границе с жидкостью. Дополнительно верхняя поверхность элементов 5, граничащая с воздухом, выполнена в виде акустически жесткого - звукоизолирующего материала (слоя) 17 (например, металла, оргстекла, оплавленной поверхности самого элемента) толщиной, обеспечивающей собственную его звукоизоляцию не менее значимой величины, т. е. практически, t₂ ≥ 0,5 мм. Дополнительно каждый элемент снабжен перегородкой 18, выполненный из звукоизолирующего материала. Перегородка является звукоизолирующей преградой, для звука, падающего на нее со стороны зазора между элементами, при этом она увеличивает эффективность звукопоглощающего материала толщиной l₁ ≥13 мм ≥ λ_зп/4, который расположен пред ней. Расстояние между кромкой поперек 18 и слоем 17 τ ≈ 2 мм, что соответствует условию формулы изобретения τ ≅ λ_зп/6 . Дополнительно перегородка 18 может содержать плоскости, образующие между собой резонансные звуковые каналы, которые, имея определенные размеры (l₂, l₃), увеличивают шумозаглушающую эффективность элементов 5. В случае если звуковые каналы (вдоль высоты b₂ элемента) имеют длину l₂ = 26 мм = n λ_зп/2, где n = 1, 2, 3. . . , ближняя к боковой поверхности элемента перегородка может быть снабжена фланцами 19, которые в совокупности с перегородкой и имея длину l₃ = 13 мм = = (2n-1) λ_зп/4, образуют дополнительные звуковые каналы, увеличивающие звукопоглощение элементов 5. Дополнительно в элементе 5 могут быть выполнены отверстия Ki. На фиг. 22-25 показаны отверстия (диаметром d = 8 мм, удовлетворяющим условию формулы изобретения λ_о/8 ≅ d ≅ λ_о/2. на фиг. 24-25 показан элемент 5 с отверстиями длиной вдоль их продольной оси D₁= 37 = = D + (2n-1) λ_о/2, где n = 1, 2, 3. . . , D ≈ b₂ - 2(t₂+ d/2) = 21,3 мм, λ_о/2 ≈ 15,65 мм. При этом расстояние от концов отверстий расположенных на боковой поверхности элементов 5 l₅ ≈ 0,5-1 мм, т. е. удовлетворяет условию формулы t₂ ≅ l₅ ≅ λ_о/4, а шаг отверстий l₈ = = 20 мм, т. е. удовлетворяет условию формулы d ≅ l₈ ≅ 2 λ_о + d при наличии в элементе 5 перегородок 18, расположенных между отверстиями.

Установка работает следующим образом.

Преобразователь 2 возбуждает ультразвуковые колебания в рабочей жидкости 3, которые передаются также в стенки технологической камеры 1. Колебания преобразователя 2, камеры 1 и поверхности жидкости 3 приводят к излучению воздушного шума, который является тональным на рабочей частоте f_раб. = 22 кГц и на частоте субгармоники f_с= f_раб= 11 кГц, причем наибольшее превышение уровня шума над допустимым имеет место на частоте f_с. Шум, излучаемый преобразователем 2 и внешней поверхностью камеры 1 локализуется и заглушается с помощью звукоизолирующего кожуха 4. Шум, излучаемый поверхностью рабочей жидкости, заглушается плавающей крышкой, состоящей из элементов 5. Транспортирование очищаемых изделий при загрузке и разгрузке камеры 1 производится сквозь плавающую крышку. Для чего только один конец цепочки элементов 5 имеет соединение с установкой, например, со стенкой ее камеры 1, а второй конец закрепления не имеет, в результате чего каждый элемент цепочки может погружаться в рабочую жидкость и всплывать из нее, пропуская транспортируемые очищаемые изделия. При транспортировании изделий вдоль вертикальной оси симметрии камеры 1 (или вдоль одной из вертикальных плоскостей симметрии, например, с-с, свободные концы цепочек элементов расположены вдоль оси с-с пересечения вертикальной плоскости симметрии камеры с поверхностью жидкости 3, а закрепленные концы - около противоположных стенок камеры. Т. е. в любом случае свободные концы цепочек расположены в месте транспортирования изделий. Для обеспечения передвижения каждого элемента в одной вертикальной плоскости, соседние элементы одной цепочки имеют шарнирное соединение, обеспечивающее только одну степень свободы в указанной плоскости (поворот вокруг оси шарнира). Закрепляемые концы цепочек также имеют шарнирное соединение с держателем 13 с аналогичной степенью свободы (фиг. 10, 11). В случае изменения уровня рабочей жидкости соответствующее перемещение плавающих цепочек в вертикальных плоскостях проходящих вдоль их осей, обеспечивается посредством возможности соответствующего перемещения расширений 14, держателя 13 в направляющих пазах 15, выполненных, например, в стенках камеры 1. При этом плавучесть элементов цепочек обеспечивает соответствующее изменение уровня жидкости равномерное перемещение держателя 13 вместе с закрепленными на нем плавающими цепочками. Указанная конструкция крышки позволяет обойтись без непроизводительной операции открывания и закрывания крышки, следовательно повышает удобство эксплуатации и производительность труда.

Звуковую мощность шума, излучаемого поверхностью рабочей жидкости можно определить по формуле Р = σρ_оС_оS, где σ - коэффициент излучения, ρ_о и С_о - плотность воздуха и скорость звука в нем, S - площадь поверхности излучения, - среднее значение квадрата скорости (измеряемая перпендикулярно к поверхности излучателя). При внутренних поперечных размерах технологической камеры (440х414) мм и длине волны в жидкости 3 (например в воде, λ_в≈ С_в/f_c = 1500/11000 = = 140 мм, т. е. когда и размеры источника шума, и длина волны излучателя (жидкости) больше длины звуковой волны в воздухе λ_о = 31,3 мм коэффициент излучения σ ≈ 1. Площадь свободного сечения камеры 1, т. е. площадь свободной поверхности излучающей жидкости 3 без плавающей крышки S_ж = 0,18 м². При использовании плавающей крышки с элементами 5 размерами (100х50) мм и шириной зазора между элементами, а также между ними и стенками камеры а = 8 мм, что соответствует условиям формулы изобретения, площадь свободной от элементов поверхности жидкости (площадь зазоров S^ʹ_ж = 0,04 м² (площадь, занимаемая элементами S_э = 0,14 м²). Отношение излучающей площади жидкости без крышки и с плавающей крышкой S_ж/S^ʹ_ж = 4,3, следовательно и отношение мощностей излучаемого шума без крышки и с ней Р/Рʹ= 4,3. При этом следует учесть, что характерный размер излучателя (поперечный размер зазоров между элементами 5 плавающей крышки) а ≈ 8 мм ≅ λ_о/2, следовательно σ< 1. Поэтому мощность излучения через зазоры уменьшится за счет уменьшения площади излучателя и его коэффициента излучения. Так при S^ʹ_ж = 0,04 м² и σ= 0,9 отношение Р/Р_E¹ = 5, что соответствует уменьшению уровня звуковой мощности ΔL_p = 10lg P/P^ʹ_Σ = 10lg5 ≈ 7 дБ. Поперечное сечение камеры с жидкостью 3, зазор между элементами и окружающая среда над поверхностью плавающей крышки представляет собой звуковой канал с резким (скачкообразным) изменением сечения, в котором зазор представляет узкий звуковой канал, т. к. его поперечный размер а < λ_о/2. Поэтому звуковая энергия отражается на входе и на выходе узкого канала - зазора. Для ближних к стенкам камеры элементов 5 можно предположить, что сечение канала изменяется приблизительно в 10 раз. Тогда на выходе из канала коэффициент прохождения звука αʹ ≈ 0,4, а затухание звука при отражении ΔL₀₂= 10 lg = 10 lg ≈ 4 дБ. Затухание звука на входе канала определяется аналогично, но с учетом разницы в удельном волновом сопротивлении жидкости и воздуха, которое составляет (ρС)_воды/ρ_оС_о ≈ 3660. Коэффициент прохождения α= = ≈ 0.0001, где Z_в и Z_о - волновое сопротивление воды и воздуха. Тогда затухание звука на входе канала ΔL₀₁ = 10lg 1/α= 10lg ¹/_0,0001 = 40 дБ. Кроме того, зазор между элементами представляет собой узкий звуковой канал с одной акустически жесткой границей (поверхностью жидкости), поэтому в его поперечных сечениях, расположенных на расстояниях b^ʹ₂ = n ˙ λ_о/2, где n = 0, 1, 2, . . . от поверхности жидкости, будут иметь место максимумы звукового давления акустической волны. Т. к. проходящий по каналу звук падает на звукопоглощающий материал элементов 5, то в нем, в областях плоскостей, проходящих через указанные сечения канала, имеет место повышенное звукопоглощение, а эти области представляют собой параллельные звукопоглотители (рассеиватели). Энергетическое сложение вышеуказанных составляющих заглушения показывает, что суммарное заглушение излучаемого через зазор между элементами шума частот (без учета заглушения в нем как в активном пластинчатом глушителе) составляет ΔL₁ ≈ 40 дБ. Указанное снижение уровня шума предполагает полное исключение вклада площади, занимаемой элементами 5, в излучение шума. Практически такое предположение справедливо, т. к. несмотря на конечную собственную звукоизоляцию элементов, она составляет на частоте f_c = 11 кГц, приблизительно R = 50 дБ (при использовании хотя бы одного звукоизолирующего слоя 17 толщиной не менее 0,5 мм). Критическая частота такого слоя f_кр= 12.5/t₂= = 25 кГц, следовательно его собственная звукоизоляция на частоте f_cподчиняется закон массы и может быть определена по формуле R = 20lg(mgf_c) - 60≈50 дБ, где m - масса единицы площади звукоизолирующего слоя, g - ускорение силы тяжести. Реальные превышения уровня шума открытого источника (жидкости) над допустимым на частоте f_с составляют, приблизительно, 3, -35 дБ, поэтому при ослаблении уровня шума элементами на 45-50 дБ, его можно считать пренебрежимо малым по сравнению с неослабленным (при разнице уровней не менее 10 дБ, меньший уровень - например, ослабленный элементом 5, можно считать пренебрежимо малым, а собственную звукоизоляцию элементов - такой, что она исключает прохождение шума с частотой f_c. Таким образом, основное значимое излучение шума происходит через щели между элементами, а также между элементами и стенками камеры 1.

При определенном соотношении параметров элементов 5 и их расположении (см. формулу изобретения), зазоры между ними выполняют функцию шумозаглушающих каналов пластинчатого глушителя. Заглушение шума такими каналами в первом приближении можно определить по формуле ΔL_гл ≈ 1,5 α 2b₂(a + a₁)/a·a₁ дБ, где α - коэффициент звукопоглощения материала стенок канала (боковой поверхности элементов), b₂ - длина канала, а и а₁ - поперечные размеры канала (при размещении элементов соседних цепочек в шахматном порядке часть каналов имеет меньший поперечный размер а₂. Для элементов, изготовленных из пенопласта с открытыми порами боковой поверхности, коэффициент поглощения на частоте f_c можно принять α ≈ 1 (как для винипора). При а = 7,8 мм = λ_o/4, а₁ = 440 мм, b₂ = 31,3 мм = 4_а = λ_о, заглушение шума каналом ΔL_гл1 = 12,25 дБ ≈12 дБ. Для канала с поперечным размером а₂ = 65,5 ≈ 66 мм (поперечные размеры элементов (100х50 мм), заглушение ΔL_гл2 = 13,5 ≈ 13 дБ. Таким образом, суммарное заглушение шума, излучаемого через зазоры, составляет ΔL = ΔL₁ + ΔL_гл1 ≈ 40 + 12 = 40 дБ (энергетическое сложение). Суммарный излучаемый уровень (при количестве источников шума - зазоров между элементами не менее 10) ((можно определить по формуле L_Σ ≈ (L - ΔL) + 10 дБ) с учетом энергетического сложения (или по формуле L_Σ ≈L - ΔLʹ, где ΔLʹ = ΔL - 10, L - исходный уровень звукового давления без крышки. Существенное влияние на эффективность заглушения плавающей крышки оказывает конструкция элементов. Она должна обеспечить наиболее полное прохождение акустической энергии в элемент (т. е. наименьшее отражение звуковых волн от него) как со стороны жидкости, так и со стороны звуковых каналов между элементами, наибольшую звукоизоляцию, т. е. наименьшее сквозное прохождение энергии через элемент, а также наиболее полное поглощение энергии внутри элемента. Предложенные варианты конструкции элемента позволяют реализовать указанные требования, а следовательно повысить эффективность шумоглушения плавающей крышки. Так акустические волны попадая из жидкости на поверхность элемента, граничащую с ней, испытывают наименьшее отражение вследствие того, что эта поверхность выполнена в виде согласующего слоя 16. Слой 16 на границе с жидкостью имеет волновое сопротивление (импеданс) близкий к таковому для жидкости и постепенно уменьшается вглубь элемента, приближаясь к импедансу звукопоглощающего материала элемента. Толщина слоя t ≈ 13 мм ≥λ_зп/4 удовлетворяет условию формулы изобретения, позволяет реализовать согласование импеданса, а значит получить наименьшее отражение звуковых волн, падающих на элемент со стороны жидкости. Согласующий слой не увеличивает эффективность элементов не позволяет существенно уменьшить долю энергии шума, которая отразившись от элементов, излучается через щели между элементами, т. е. превратить элементы как бы в отверстия, в которые звук уходит, поглощается, не возвращаясь назад. Одного условия согласования, конечно, недостаточно. Необходимо, чтобы звук не проникал сквозь элемент и поглощался внутри него. Для локализации звуковых волн, попавших в элеентр предусмотрен звукоизолирующий слой 17. Как показано выше собственная звукоизоляция слоя 17 из металла толщиной t₂ = 0,5 мм R ≈ 50 дБ (на частоте f_c), т. е. достаточна для снижения уровня шума с исходным уровнем 100 дБ, проходящего через элемент, до допустимого. Таким образом, отраженный от слоя 17 звук поглощается внутри элемента, состоящего из звукопоглощающего материала (пенопласт, винипор и пр. ) и имеющего на частоте f_c высокий коэффициент звукопоглощения. Для повышения звукопоглощения в элементе в нем могут быть выполнены дополнительные перегородки 18, образующие узкие резонансные каналы, размеры которых равны или кратны определенным образом четверти или половине длины звуковой волны в звукопоглощающем материале элемента (при длине перегородок l₂ = n·λ_зп/2, где n = 1, 2, 3, . . . , λ_зп - длина акустической волны в звукопоглощающем материале элемента, слой 17 отсутствует. Значение λ_зп можно определить по формуле λ_зп = С_зп/f_c = 2 π/γ_шʹʹ, где С_зп - скорость звука в звукопоглотителе, γ^ʹ_шʹ= I_шγ_ш - мнимая часть постоянной распространения акустической волны в данном звукопоглотителе. Для пенопласта γ_шʹʹ 120 1/м, поэтому λ_зп ≈ 52 мм, λ_зп/2 = 26 мм, λ_зп/4 = 13 мм. При попадании акустической волны частоты f_c в указанные каналы, в них при определенных их размерах (см. формулу изобретения), возбуждаются колебания определенных мод, частоты которых равны или кратны частоте f_c. При этом в определенных поперечных сечениях канала: либо в плоскости акустически мягкого не закрытого звукоизолирующим материалом конца канала, либо на расстоянии l_п от границ рассматриваемого размера канала имеют место области (зоны) с максимальной колебательной скоростью воздуха. Т. к. каналы выполнены в звукопоглощающем материале элемента, то воздух, колеблясь с максимальной скоростью в порах материала, в наибольшей степени теряет свою энергию, следовательно, звук максимально поглощается в звукопоглощающем материале. Зоны повышенного звукопоглощения образуются в каждом канале, образованном совокупностью слоя 17, перегородок 18 и фланцев 19 (на фи г. 12-19 показаны зоны повышенного звукопоглощения некоторых каналов). Таким образом, элементы предложенной конструкции эффективно принимают в себя энергию шума, падающую на них из жидкости через границу с ней, локализуют и поглощают ее внутри себя. Использование перегородок позволяет не только уменьшить эффективную толщину звукопоглощающего материала, т. е. поперечные размеры элемента, но также повысить эффективность звукопоглощения, т. к. максимум поглощения материала, расположенного на акустически жесткой преграде (перегородке 18 (достигается при его толщине, равной λ_вп/4. Использование совокупности перегородок 18 со слоем 17 или с фланцами 19, имеющих определенные размеры позволяет образовать узкие резонансные каналы с зонами повышенного звукопоглощения аналогичные вышеуказанным, что обусловливает дополнительное поглощение шума, попавшего в элемент через его боковую поверхность. Снижение уровня шума, прошедшего через канал глушителя, образованного боковыми поверхностями элементов, и заглушенного этим глушителем может быть достигнуто дополнительно посредством выполнения в элементах отверстий К_i, которые при определенных параметрах не только являются дополнительными активными глушителями за счет их большей длины, по сравнению с длиной щели между элементами, и возможной изогнутости, но и обеспечивают интерференционное снижение шума на выходе зазора между элементами. Так при длине канала, выполненного в элементе D₁ = D + (2n-1) λ_о/2, где D - длина соответствующего участка зазора между элементами, n = 1, 2, 3 . . . , λ_о - длина звуковой волны тонального шума частотой f_с в воздухе λ_о = 31,3 мм, на выходе указанных каналов образуется область интерференции двух волн, в которой их амплитуды складываются в противофазе, поэтому амплитуда суммарной волны теоретически равна нулю. На фиг. , 24-25 показаны интерференционные каналы, выполненные в элементах, и соединяющие вход и выход одного щелевого канала, на фиг. 22-23 - каналы элементов, соединяющие вход и выход соседних щелевых каналов. К существенным признакам выполнения интерференционных каналов относятся размер l₅, характеризующий соединение входа и выхода щелевого канала, и размер l₇ (либо шаг отверстий l₆ или l₈), характеризующий расстояние между интерференционными каналами. При этом расстояние l₇ ≥ 2/γ_шʹ ≥ 40 мм может быть уменьшено при использовании перегородок 18, установленных между отверстиями до расстояния l₉ ≥ 0 (интерференционный канал может быть с акустически жесткими стенками). Кроме того в данном случае сочетание отверстий с перегородками выполняют функцию активных глушителей. Выше показано, что заглушение шума, излучаемого через зазоры крышки ΔL₁ ≈ ΔL - 10 = 30 дБ. Использование согласующего слоя 16, звукоизолирующего слоя 17, перегородок 18, и интерференционных отверстий Ki позволит дополнительно повысить заглушение шума. В частности, при полной интерференции звуковых волн на выходе щелевых каналов наибольшее снижение шума будет определяться величиной собственной звукоизоляции элементов, т. е. ΔL_макс ≈ 50 дБ.

Изменение эффективности плавающей крышки (остальная часть установки была звукоизолирована), состоящая из элементов, выполненных из мелкопористого пенопласта, нижняя поверхность которых имела согласующий слой, верхняя - звукoизолирую-щий слой, боковая поверхность с открытыми порами, а внутри элементов были выполнены крестообразные перегородки, показало, что заглушение составило ΔL ≈ 23 дБ. Различие в расчетном и измеренном значениях ΔL_мин можно объяснить различием в коэффициентах поглощения материала, используемого в расчете и при измерении, различием в эффективности согласующих слоев, а также излучением шума участками стенок камеры 1 над крышкой и недостаточным заглушением шума, излучаемого через зазоры между элементами и стенками камеры (эффективность заглушения этих зазоров можно увеличить их экранированием или звукоизоляцией). Таким образом, заявляемое решение позволяет повысить удобство эксплуатации установки, улучшить условия труда путем снижения шума установки, излучаемого рабочей жидкостью ее технологической камеры, в любой момент времени технологического цикла, в том числе при транспортировании очищаемых изделий во время загрузки и разгрузки технологической камеры. (56) Петухова С. В. , Григорьева В. М. Оценка эффективности некоторых мероприятий по снижению шума ультразвуковых установок (Сб. научных работ институтов охраны труда ВЦСПС. Вып. 41, М. , 1966.

Авторское свидетельство СССР N 1005956, кл. B 08 B 3/12, 1983.

Заявка ФРГ N 3822362, кл. B 65 D 88/42, 1989.

Формула изобретения

1. ПЛАВАюЩАЯ КРЫШКА УСТАНОВКИ ДЛЯ УЛЬТРОЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ/ содержащая набор элементов с положительной плавучестью, отличающаяся тем, что элементы шарнирно соединены в цепочки, у которых один конец соединен с корпусом установки, элементы цепочек выполнены из звукопоглощающего материала, причем поперечные размеры элементов не менее 2/, где - коэффициент затухания акустической волны в звукопоглощающем материале, а зазор между элементами a выбирается из условия λ_о / 4 <<<< a ≅ λ_о , где λ_о - - длина акустической волны в воздухе.

2. Крышка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность элементов, граничащая с рабочей жидкостью, имеет согласующий слой, волновое сопротивление которого на границе с жидкостью равно волновому сопротивлению жидкости, а на расстоянии t ≥ λ_зп / 4 плавно приближается к волновому сопротивлению звукопоглощающего материала элемента, где λ_зп- длина акустической волны в звукопоглощающем материале.

3. Крышка по п. 1, отличающаяся тем, что элементы цепочек имеют перегородки с длиной l₂ = n˙λ_зп / 2, а кромки ближних к боковой поверхности элемента перегородок снабжены фланцами длиной l₃= (2n - 1) λ_зп / 4, выполненными из звукоизолирующего материала.

4. Плавающая крышка установки для ультразвуковой очистки, содержащая набор элементов с положительной плавучестью, отличающаяся тем, что элементы шарнирно соединены в цепочки, у которых один конец соединен с корпусом установки, верхние поверхности элементов цепочек выполнены из звукоизолирующего материала, а остальные поверхности выполнены из звукопоглощающего материала, причем толщина слоя звукопоглощающего материала l₁≥ λ_зп/4≅ a≅ λ₀ а размер звукопоглощающей поверхности вдоль высоты элемента t₁ не менее двухкратной величины зазора между элементами, который определяется из условия λ_о / 4 <<<< a ≅ λ_о , где λ_о - 5. Крышка по п. 4, отличающаяся тем, что изнутри элементы имеют перегородки, которые акустически герметично соединены с звукоизолирующим материалом внешней поверхности элемента цепочек, причем расстояние между перегородками определяется соотношением t ≥ λ_зп / 4 длина перегородок λ_зп где n = 1, 2, 3 . . . , расстояние между плоскостью перегородок и боковой поверхностью элемента l₂ = n˙λ_зп / 2, 6. Крышка по пп. 4 и 5, отличающаяся тем, что элементы цепочек имеют сквозные отверстия, концы которых выполнены на боковой поверхности элемента и расположены на расстоянии l₅≅ λ₀/4 от плоскостей, совпадающих с поверхностью рабочей жидкости и верхней поверхностью элементов, с шагом l₆, определяемым соотношением λ_о / 4 <<<< a ≅ λ_о , где λ_о - поперечные размеры отверстий определяются соотношением t ≥ λ_зп / 4 а длина равна λ_зп где D - расстояние между горизонтальными плоскостями, одна из которых проходит через точку пересечения боковой поверхности элемента и продольной оси отверстия, а другая - по поверхности рабочей жидкости.

7. Крышка по пп. 4 - 6, отличающаяся тем, что между сквозными отверстиями установлены перегородки, выполненные из звукоизолирующего материала, причем отверстия выполнены с шагом l₈, определяемым соотношением l₂ = n˙λ_зп / 2, 8. Крышка по п. 4, отличающаяся тем, что изнутри элементы цепочек имеют перегородки, выполненные из звукоизолирующего материала и расположенные перпендикулярно к верхней и нижней поверхностям элемента цепочек, причем кромки перегородок имеют не менее одного зазора между верхней или нижней поверхностью элементов, размер этого зазора r не более l₃= (2n - 1) λ_зп / 4, а толщина звукопоглощающего материала между боковой поверхностью и плоскостью перегородок l₁ не менее l₁ ≥ λ_зп / 4, 9. Крышка по пп. 1 - 8, отличающаяся тем, что соединение концов цепочек с корпусом выполнено с возможностью свободного перемещения вдоль боковых стенок корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25