Результат интеллектуальной деятельности: АКУСТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЦЕХА

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция по патенту РФ №2480561, кл. F01N 1/04, [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 эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в акустической конструкции цеха, 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, пол выполнен на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите межэтажного перекрытия с полостями через слои вибродемпфирующего материала и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем полости базовой плиты заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером.

На фиг.1 изображен общий вид акустической конструкции цеха, на фиг.2 - конструкция пола на упругом основании, на фиг.3 - конструкция подвесного потолка, на фиг.4 - элемент штучного глушителя шума, на фиг.5 - схема звукопоглощающей ограждающей конструкции, на фиг.6 - профильная проекция фиг.5, фиг.7 - вариант конструкции пола на упругом основании.

Акустическая конструкция цеха (фиг.1) содержит каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы, несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол 6 и подвесной потолок 5) (фиг.3), причем стены облицованы звукопоглощающими конструкциями (фиг.5 и 6), а штучные звукопоглотители 7 и 8 (фиг.4) содержат каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установлены они над шумным оборудованием 11. Конструкция пола на упругом основании (фиг.2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите 15 межэтажного перекрытия с полостями 16 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 эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием, полости 16 заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, например 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 стекловойлоком, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (на чертеже не показано), например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Потолок 5 выполнен акустическим подвесным (фиг.3) и состоит из жесткого каркаса 18, выполненного по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане a×b, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин а:b=1:1…2:1, подвешиваемого к потолку производственного здания с помощью подвесок 21, закрепленных на штанге 19, жестко связанной посредством скоб 20 с каркасом 18. Крепление каркаса к потолку осуществляется с помощью дюбель-винтов (на чертеже не показаны). К каркасу прикреплен перфорированный лист 24, на котором через слой акустического прозрачного материала 23 расположен слой звукопоглощающего материала 22, при этом в каркасе установлены светильники 26. При монтаже акустического потолка должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: d - от точки подвеса каркаса до любой из его сторон и c - толщины слоя звукопоглощающего материала, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: c:d=0,1…0,5. Перфорированный лист 24 имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 25-3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля (на чертеже показаны круглые отверстия). В случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.

Элемент штучного глушителя шума (фиг.4) состоит из корпуса 27 с откидной крышкой 30, заполненного звукопоглощающим материалом 28, помещенным в защитную оболочку 29.

Стенки корпуса 27 каждого штучного звукопоглотителя образованы звукопоглощающей конструкцией (фиг.5 и 6), выполненной в виде цилиндрических перфорированных коаксиальных оболочек внешней 31 и внутренней 32, между которыми расположен звукопоглотитель 33, выполненный, по крайней мере, из одного профилированного пористого листа, причем профиль листа в сечении может быть треугольным, прямоугольным, трапецеидальным, в виде дуг окружностей, синусоидальным. Перфорированные коаксиальные оболочки 31 и 32 корпуса могут иметь в сечении также форму треугольника, многогранника, эллипса и любую комбинацию из этих фигур.

В качестве звукопоглощающего материала 28 или 33 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 стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (на чертеже не показано), например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

В качестве звукопоглощающего материала звукопоглотителя 33 также может быть использован пористый шумопоглощающий материала, например пеноалюминий или металлокерамика, или металлопоролон, или в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).

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).

Конструкция поверхности 1 помещения (пол цеха) может быть выполнена в виде плавающего пола (фиг.7), которая предусматривает дополнительную шумоизоляцию междуэтажных перекрытий. Эта конструкция представляет собой слой 35 звукоизоляционного прокладочного материала «пенотерм НПП ЛЭ», расположенного на плите перекрытия 34, поверх которого выполняется цементно-песчаная стяжка 37 через металлическую сетку 36. На стяжку 37 укладывается подложка 38 типа «Порилекс», затем ламинат 39 с плинтусом 40.

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, обуславливают 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» - 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 того, что 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 39 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.

Акустическая конструкция цеха 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 6 и потолок 5), 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 "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.

Подвешивание подвесного акустического потолка осуществляют на подвесках 21, которые крепятся к потолку с помощью дюбель-винтов, а другим концом закреплены на каркасе 18 через штангу 19 и скобы 20.

Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем полостями.

Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.

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.