Звукоизолирующее ограждение
Изобретение относится к предохранительным устройствам техники безопасности, в частности к средствам снижения шума машин и оборудования. Техническим результатом является повышение эффективности шумоглушения. Технический результат достигается тем, что звукоизолирующее ограждение, содержащее кожух, установленный на виброизолирующей опоре, выполненной в виде коробообразного каркаса, между стенками которого размещена звукопоглощающая облицовка, отличается тем, что звукопоглощающая облицовка выполнена с резонансными вставками и содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца», при этом внутри пустотелых участков, внутренние поверхности которых имеют зубчатую структуру, расположены дополнительные резонансные элементы, выполненные по форме в виде сферических оболочек, внутренняя поверхность которых соединена резонансными вставками с полостями, расположенными между перфорированной поверхностью и сплошными участками звукопоглощающего элемента. 6 ил.
Изобретение относится к предохранительным устройствам техники безопасности, в частности к средствам снижения шума машин и оборудования.
Известно звукоизолирующее ограждение стационарных динамически неуравновешенных установок, например машин с ударным взаимодействием элементов, содержащее кожух, установленный на виброизолирующих опорах по патенту РФ №2295089 (прототип), содержащее кожух, установленный на виброизолирующей опоре, выполненной в виде коробообразного каркаса, между стенками которого размещен звукопоглощающий материал, каркас выполнен либо цельным, либо состоящим из шумопоглощающих элементов, вписанных в его контур и состоящих из передней с щелевой перфорацией и задней стенок 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 материала к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0, а коэффициент перфорации передней стенки принимается равным или более 0,25.
Недостатком известного технического решения является то, что оно не позволяет существенно снизить уровень производимого кожухом собственного шума.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в звукоизолирующем ограждении, содержащем кожух, установленный на виброизолирующей опоре, выполненной в виде коробообразного каркаса, между стенками которого размещена звукопоглощающая облицовка, содержащая гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, которая 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, прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней, параллельных гладкой и перфорированной поверхностям, которые жестко связаны с гладкой поверхностью посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень и стягивающего его винтом, 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.
На фиг. 1 изображено звукоизолирующее ограждение, общий вид; на фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1, на фиг. 5, 6 - варианты выполнения звукопоглощающей облицовки.
Звукоизолирующее ограждение (фиг. 1) содержит виброизолирующую опору 1 и установленный на ней кожух 2. Виброизолирующая опора 1 выполнена в виде короба, между стенками 3 и 4 которого размещена звукопоглощающая облицовка 5. Кожух 2 свободно опирается на полки 6, размещенные между стенками 3 и 4 по периметру опоры 1. На полках 6 закреплены тачечные амортизаторы 7, выполненные из упругого материала, например мягкой резины. В теле звукопоглощающего материала 5 при помощи сетчатых стенок 8 выполнены вентиляционные каналы 9, стенки которых образованы акустически прозрачным материалом, например сеткой или перфорированным листовым материалом. Виброизолирующая опора 1 установлена на сплошную упругую прокладку 10, например из губчатой резины, и крепится к фундаменту 11 (фиг. 3), на котором установлена машина (источник шума) 12, при помощи болтов 13 и резинометаллических шайб 14.
Звукоизолирующее ограждение работает следующим образом.
При работе машины 12 вибрация и шум воспринимаются виброизолирующей опорой 1. Расположенная между стенками опоры звукопоглощающая облицовка 5 снижает уровень шума, производимого машиной. При высоких уровнях вибраций фундамента 11 виброизоляция опоры 1 обеспечивается упругой прокладкой 10 и центрирующими резинометаллическими шайбами 14. Снижение вибрации, передаваемой от опоры 1 кожуху 2, происходит за счет поглощения энергии звукопоглощающим материалом 5 и точечными амортизаторами 7. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, 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 звукопоглотителя.
Возможен вариант выполнения звукопоглощающей облицовки 5 (фиг. 5), выполненной в виде гладкой 15 и перфорированной 16 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 17, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 15, второй слой 18, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 17.
Прерывистый звукопоглощающий слой 18, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 17, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 20 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 20), параллельных гладкой 15 и перфорированной 16 поверхностям, которые жестко связаны с гладкой поверхностью 15 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 21, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 15, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 20 и стягивающего его винтом (не показано).
Сплошной профилированный слой 17 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 19 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 19 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 18.
Третий слой 22 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 15 и 16, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 22 расположен между первым, более жестким слоем 17 и перфорированной поверхностью 16 звукопоглощающего элемента.
В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 17 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.
В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 18 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 перфорированной поверхности 16 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 16, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 16 и третий слой 22 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 18, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 17, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 17 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 18. 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 перфорированной поверхности 16 принимается равным или более 0,25.
Возможен вариант, когда звукопоглощающий элемент с резонансными вставками содержит гладкую 23 и перфорированную 24 поверхности (фиг. 5 и 6), между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 25 и пустотелых участков 27, причем пустотелые участки 27 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 28, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 26, образованные гладкой 23 и перфорированной 24 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 23 и перфорированной 24 стенках. Полости 29 пустотелых участков 27, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 23 поверхностью и сплошными участками 25 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 24 поверхностью и сплошными участками 25, расположены резонансные пластины 39 и 31 с резонансными вставками 32, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 24 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как 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. Между гладкой 23 поверхностью и сплошными участками 25 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 24 поверхностью и сплошными участками 25, расположены резонансные пластины 30 и 31 с резонансными вставками 32, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
Резонансные отверстия 32 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 30 и 31 выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 32.
Возможен вариант, когда внутри пустотелых участков 27, внутренние поверхности которых имеют зубчатую структуру 28, расположены дополнительные резонансные элементы 33, выполненные по форме в виде сферических оболочек, внутренняя поверхность которых соединена резонансными вставками 34 с полостями, расположенными между перфорированной 24 поверхностью и сплошными участками 25 звукопоглощающего элемента.
Звукоизолирующее ограждение, содержащее кожух, установленный на виброизолирующей опоре, выполненной в виде коробообразного каркаса, между стенками которого размещена звукопоглощающая облицовка, отличающееся тем, что звукопоглощающая облицовка выполнена с резонансными вставками и содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца», при этом внутри пустотелых участков, внутренние поверхности которых имеют зубчатую структуру, расположены дополнительные резонансные элементы, выполненные по форме в виде сферических оболочек, внутренняя поверхность которых соединена резонансными вставками с полостями, расположенными между перфорированной поверхностью и сплошными участками звукопоглощающего элемента.
