Результат интеллектуальной деятельности: КОМФОРТНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПОМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к промышленной акустике.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающая конструкция по патенту РФ №2414565, кл. E04B 1/74, от 27.02.2009 [1], содержащая каркас помещения, оконные и дверные проемы, проемы для размещения светильников, акустические ограждения поверхностей цеха и штучные звукопоглотители над наиболее шумным технологическим оборудованием.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет частичного отражения звуковых волн от звукопоглотителя.

Технический результат - повышение эффективности шумопоглощения за счет расширения частотного диапазона.

Это достигается тем, что в звукопоглощающих конструкциях производственного помещения, содержащих каркас помещения, оконные и дверные проемы, акустические ограждения поверхностей цеха и штучные звукопоглотители конического и призматического типов над наиболее шумным технологическим оборудованием, акустические ограждения содержат профилированную и перфорированную стенки, между которыми размещен слой звукопоглощающего материала, а элементы звукопоглотителя призматического типа над наиболее шумным технологическим оборудованием содержат каркас, подвешиваемый за крючья, например, на тросах либо непосредственно крепящийся к жесткой стенке или потолку производственного помещения, причем каркас выполнен по форме в виде двух кубических поверхностей, одна из которых внешняя выполнена перфорированной, а другая внутренняя - акустически прозрачной, причем звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью, расположен в промежутке между каркасами, причем отношение отношения (H/W) параметров производственного помещения к толщине H1 акустического ограждения лежит в оптимальном интервале величин 0,0007÷0,006, а отношение отношения (H/W) высоты помещения к его ширине к отношению (H2/R) толщины элемента звукопоглотителя к его высоте подвеса лежит в оптимальном интервале величин 0,27÷0,68, а элементы звукопоглотителя конического типа состоят из жесткого конического каркаса с круглой крышкой, плотно прилегающей к основанию конуса за счет крепежной пружины, расположенной внутри каркаса и соединяющей металлический колпачок, расположенный на вершине конуса с крюком для подвешивания к потолку производственного помещения, а на внутренней конической поверхности каркаса расположен звукопоглощающий элемент из минерального волокна в обертке из грубой ткани или мешковины, причем каркас с круглой крышкой имеют перфорацию в виде отверстий круглой, щелевой или прямоугольной формы и выполнены из металла.

На фиг.1 изображена схема помещения, на фиг.2 - конструкция звукопоглощающего акустического ограждения помещения, на фиг.3 - конструкция призматического штучного звукопоглотителя, на фиг.4 - конструкция конического штучного звукопоглотителя, на фиг.5 - схема плавающего пола.

Комфортная конструкция помещения (фиг.1) содержит каркас, включающий стены и плиты межэтажных перекрытий (на чертеже не показан), оконные 2,8 и дверные 9 проемы в стенах, ниши 5 для размещения светильников, размещенных на потолке 4, а также пол 1, на котором размещено шумное технологическое оборудование 11. Стены выполнены с акустическими ограждениями поверхностей 3, 10, 12 помещения. Акустическое ограждение (на чертеже не показано), находящееся напротив ограждения 12, выполнено из плит перфорированных гипсовых звукопоглощающих типа «ППГЗ» - это перфорированный лист гипсокартона, на тыльную сторону которого наклеено звукопроницаемое нетканое полотно типа «спанбонд». Звукопоглощающие плиты ППГЗ, смонтированные на каркасе или стандартной подвесной системе, являются эффективными звукопоглощающими конструкциями резонансного типа, используемыми для корректировки акустики в помещениях. Существенное значение для величины низкочастотного звукопоглощения имеет величина относа плит ППГЗ от жесткой поверхности. Увеличение звукопоглощающих свойств в более широком частотном диапазоне обеспечивается дополнительным размещением плит типа "ШУМАНЕТ-БМ" во внутреннем пространстве между жесткой поверхностью и облицовкой из панелей ППГЗ.

Технические, акустические и эксплуатационные характеристики:

Размеры панелей: Ширина: 595 мм. Длина: 595 мм. Толщина: 12 мм.

Типы перфорации:

Тип А: отверстие 8 мм с шагом 40 мм, коэффициент перфорации 4%.

Тип С: отверстие 12 мм с шагом 40 мм, коэффициент перфорации 7%.

Тип Д: отверстия 8 мм и 12 мм с шагом 40 мм, коэффициент перфорации 10%.

Поверхностная плотность: 6,6 кг/м².

Над шумным технологическим оборудованием 11 размещены штучные звукопоглотители конического типа 6 и призматического типа 7.

Каждое из акустических ограждений стен помещения (фиг.2) содержит гладкую 13 и перфорированную 14 стенки, между которыми размещен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий 15, выполнен сплошным и профилированным, а другой, мягкий 16, выполнен прерывистым в виде прерывистых звукопоглотителей и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 15. При этом сплошной профилированный слой 15 звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения. Прерывистый звукопоглотитель 16, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 15, выполнен в форме тел вращения, например сферы, эллипсоида, конуса, усеченного конуса, и крепится на перфорированной стенке 14 с помощью штырей 17, один конец которых жестко закреплен на перфорированной стенке 14, а другой - выполнен заостренным и расположен в теле прерывистых звукопоглотителей 16.

Элемент звукопоглотителя (фиг.3) штучного, призматического типа, состоит из жесткого каркаса 18, подвешиваемого за крючья 20 на тросах 19 к потолку 4 производственного помещения. Каркас выполнен по форме в виде двух кубических поверхностей (как частный случай призматических), одна из которых - внешняя 18 выполнена перфорированной, а другая внутренняя 21 - акустически прозрачной, причем звукопоглощающий материал 22, обернутый сетчатой капроновой тканью, расположен в промежутке между каркасами, которые соединены между собой посредством резонансных вставок 23 и 24 разного диаметра отверстий 25 и 26, а внутренняя полость разделена перегородкой 27 на две резонансные полости 28 и 29, одна из которых может быть заполнена звукопоглотителем. В резонансных вставках 23 могут быть размещены светильники 30 с электропитанием (на чертеже не показано). Заполнение осуществляют звукопоглощающим негорючим материалом (например, винипором, стекловолокном) с защитным слоем из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглотителя.

Элемент звукопоглотителя (фиг.4) конического типа состоит из жесткого конического каркаса 31 с круглой крышкой 33, плотно прилегающей к основанию конуса за счет крепежной пружины 35, расположенной внутри каркаса и соединяющей металлический колпачок 36, расположенный на вершине конуса с крюком 37 для подвешивания к потолку 4 производственного помещения. На внутренней конической поверхности каркаса расположен звукопоглощающий элемент 34 из минерального волокна в обертке из грубой ткани или мешковины. Каркас 31 с круглой крышкой 33 имеют перфорацию в виде отверстий 32 круглой, щелевой или прямоугольной формы и выполнены из металла (алюминиевая фольга, жесть, латунь) толщиной 0,4÷1,5 мм, а диаметр круглой сквозной перфорации равен 1 мм, а шаг перфорации - 3 мм. Щелевая или прямоугольная формы перфорации выполнены с размером между наиболее протяженными гранями, равным также 1 мм.

Конструкция поверхности 1 помещения (пол цеха) выполнена в виде плавающего пола (фиг.5), которая предусматривает дополнительную шумоизоляцию междуэтажных перекрытий. Эта конструкция представляет собой слой 39 звукоизоляционного прокладочного материала «пенотерм НПП ЛЭ», расположенного на плите перекрытия 38, поверх которого выполняется цементно-песчаная стяжка 41 через металлическую сетку 40. На стяжку 41 укладывается подложка 42 типа «Порилекс», затем ламинат 43 с плинтусом 44.

ЗАО «Уралпластик», являясь крупнейшим производителем вспененных полимеров в России, специально разработало вибродемпфирующий материал ПЕНОТЕРМ НПП ЛЭ для шумоизоляции междуэтажных перекрытий. Пенотерм НПП ЛЭ - рулонный вибродемпфирующий материал с закрытопористой ячеистой структурой, изготовленный экструзионным методом из полипропилена, с введением вспенивателя, антипиренов, стабилизирующих, пластифицирующих и других технологических добавок, обеспечивающих оптимальный показатель динамического модуля упругости ЕД=0,66 МПа и сохранение всех заложенных характеристик в течение всего срока службы объекта. Упругие свойства скелета материала пенотерм НПП ЛЭ, химическая стойкость и наличие воздуха, заключенного в его порах, обусловливают гашение энергии удара и вибрации, что способствует снижению ударного и воздушного шума. Структура пенополипропилена способна препятствовать воздействию агрессивных сред механическим нагрузкам и процессу старения.

Основные физико-механические свойства материала пенотерм НПП ЛЭ:

Динамический модуль упругости при нагрузке 2000 Н/кв.м - 0,66 МПа,

Относительное сжатие при нагрузке 2000 Н/кв.м - 11%,

Индекс снижения ударного шума в конструкциях "плавающих полов" - 20÷22 дБ,

Плотность - 40 кг/куб.м,

Толщина поставляемого ЗАО «Уралпластик» материала - 6, 8 и 10 мм.

На стяжку 41 может укладываться подложка 42 типа «Шумофф Микс Ф» - это вибропоглощающий материал на основе битума специальной марки, состоящий из 8 слоев, обладающий высокими массой и показателями демпфирования. Данная структура материала позволяет максимально эффективно гасить шум от вибрации панели, на которую смонтирован. Клеевой монтажный слой (KMC) выполнен в виде мастичного слоя на каучуковой основе, который выигрывает у обычного клеевого слоя за счет таких свойств, как: - он менее критичен к чистоте обрабатываемой поверхности. Битумные слои выдерживают минусовые температуры и не становятся хрупкими. Между слоями битума есть армирующий слой, позволяющий не разрушиться материалу, даже в случае излома одного из битумных слоев. Перечисленные выше свойства позволяют работать без теплового пистолета при температурах 15°C, что невозможно для аналогов. Благодаря массе, толщине и многослойности данный материал может эффективно гасить шум на пластиковых и металлических конструкциях толщиной до 3 мм. К таким конструкциям можно отнести в том числе металлические входные двери и лестницы. Выпускается в виде листов размером 370×270.

На ламинат 43 оборудование 11 может устанавливаться посредством полиуретанового эластомера для виброизоляции - материалы SYLOMER SR австрийской фирмы Getzner Werkstoffe GmbH, которые представляют собой микропористые полиуретановые эластомеры со смешанной ячеистой структурой и специально разработаны для решения задач виброизоляции. Свойства материала позволяют реализовывать полноплоскостные, ленточные или точечные виброизолирующие опоры, что облегчает процесс проектирования. Широкий ряд стандартных марок материала позволяет осуществить оптимальный выбор типа материала в зависимости от нагрузки и площади опор. Материал SYLOMER SR применяется в качестве упругого элемента для виброизоляции инженерного оборудования, фундаментов зданий, рельсовых путей, в конструкциях плавающих полов и др. Характеристики виброопор подбираются в соответствии с условиями применения, видом конструкции и методом строительства.

Отличительные особенности: не подвержен гидролизу, а также воздействию разбавленных щелочей, кислот, растворителей и масел; выдерживает долговременные циклические нагрузки (более 2 млн. циклов нагружения); воспринимает значительные перегрузки; при воздействии статической нагрузки материал не теряет своих свойств в течение 30 и более лет.

Размеры:

Толщина: 12,5 мм и 25 мм. Длина рулона: 5 м. Ширина рулона: 1,5 м. Физические характеристики:

Интервал температур: от -30 до +70°C. Пиковая температура (кратковременно): +120°C.

Комфортная конструкция помещения работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 14 акустических ограждений 3, 4, 10, 12, попадает на слои мягкого звукопоглощающего материала 16 (например, выполненного из базальтового или стеклянного волокна), который выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 15. 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. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например, типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.

При этом отношение отношения (H/W) параметров производственного помещения к толщине H1 акустического ограждения лежит в оптимальном интервале величин 0,0007÷0,006, а отношение отношения (H/W) высоты помещения к его ширине к отношению (H2/R) толщины элемента звукопоглотителя к его высоте подвеса лежит в оптимальном интервале величин 0,27÷0,68.

Звуковые волны также, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем 22 полостями. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных полостями 28 и 29. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем 22, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей 29 увеличивается поверхность звукопоглощения, и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.

Конструкция поверхности 1 помещения (пол цеха), которая выполнена в виде плавающего пола, предусматривает дополнительную шумоизоляцию междуэтажных перекрытий, и служит для улучшения изоляции воздушного и ударного шума конструкций междуэтажных перекрытий.

Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки штучного звукопоглотителя на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.

Предложенное авторами техническое решение является эффективным средством для борьбы с шумом в производственных цехах различных отраслей народного хозяйства.