Результат интеллектуальной деятельности: АКУСТИЧЕСКИЙ ЭКРАН ДЛЯ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН ТИПА ПСК

Изобретение относится к промышленной акустике, например для снижения шума привода веретен прядильных машин.

Известен акустический экран для прядильных машин с прядильной самокруточной камерой (ПСК), служащий для глушения шума на машине, создаваемого блоком аэродинамических крутильных устройств (АКУ), известный (см. кн. Софоновский В.И. Охрана труда в текстильной промышленности. М.: Легпромбытиздат, 1987, стр. 56, рис. 12).

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустический экран для прядильных машин с прядильной самокруточной камерой (ПСК) по патенту РФ №2351698 (прототип), содержащий звукоизолирующую крышку, герметично закрывающую блок АКУ вместе с исходным продуктом, валиком вытяжного прибора и ремнем, причем крышка облицована звукопоглощающим материалом.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет отсутствия в облицовке крышки резонансных элементов, расширяющих спектр частот шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет расширения спектра частот в резонансных режимах путем введения в облицовку резонансных элементов, расширяющих спектр частот шумоглушения.

Это достигается тем, что в акустическом экране для прядильных машин типа ПСК, содержащим звукоизолирующую крышку, герметично закрывающую блок АКУ вместе с исходным продуктом, валиком вытяжного прибора и ремнем, причем крышка облицована звукопоглощающим материалом и акустически прозрачной пленкой типа «повиден», а на валике вытяжного прибора общей длиной L и внешним диаметром D выполнены по крайней мере три проточки диаметром d: центральная проточка длиной L₂ и боковые проточки длиной L₁, при этом отношение внешнего диаметра D валика вытяжного прибора к диаметру d проточек лежит в оптимальном интервале величин: D/d=1,04…1,05, а отношение общей длины L валика к длине L₂ центральной проточки лежит в оптимальном интервале величин: L/L₂=4,3…4,4, а отношение длины L₂ центральной проточки к длине L₁ боковых проточек лежит в оптимальном интервале величин: L₂/L₁=2,0…2,2, при этом звукопоглощающий материал на внутренней поверхности крышки выполнен 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, или в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, помещенного в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а облицовка звукоизолирующей крышки выполнена с резонансными вставками, и содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, слой сложной формы представляет собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа 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».

На фиг. 1 изображен акустический экран в разрезе, на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид валика вытяжного прибора с проточками, на фиг. 4, 5 - варианты схем облицовки крышки с резонансными элементами.

Акустический экран для аэродинамического крутильного устройства (далее блок АКУ) прядильных машин типа ПСК содержит звукоизолирующую крышку 1, герметично закрывающую блок 4 АКУ вместе с исходным продуктом 5 (например, ровницей), валиком 7 вытяжного прибора и ремнем 6. Внутренняя поверхность крышки облицована звукопоглощающим материалом 2 и акустически прозрачной пленкой 3 типа «повиден». На валике 7 общей длиной L и внешним диаметром D выполнены по крайней мере три проточки диаметром d: центральная проточка 9 длиной L₂ и боковые проточки 8 и 10, длиной L₁. Отношение внешнего диаметра D валика 7 вытяжного прибора к диаметру d проточек 8 и 9 лежит в оптимальном интервале величин: D/d=1,04…1,05, а отношение общей длины L валика 7 к длине L₂ центральной проточки 9 лежит в оптимальном интервале величин: L/L₂=4,3…4,4, а отношение длины L₂ центральной проточки 9 к длине L₁ боковых проточек 8 лежит в оптимальном интервале величин: L₂/L₁=2,0…2,2. Расстояние В от торцов валика 7 до последних боковых проточек 8 равно 5 мм.

Звукопоглощающий материал 2 на внутренней поверхности крышки 1 выполнен 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, или из мягкого вспененного пористого шумопоглощающего материала, например вспененного пенополиуретана или пенополиэтилена, или из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия.

Звукопоглощающий материал 2 на внутренней поверхности крышки 1 выполнен 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, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Звукопоглощающий материал 2 на внутренней поверхности крышки 1 выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).

Облицовка звукоизолирующей крышки 1 (фиг. 4) выполнена с резонансными вставками и содержит гладкую 11 и перфорированную 12 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 13 и пустотелых участков 15, причем пустотелые участки 15 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 16, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 14, образованные гладкой 11 и перфорированной 12 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 11 и перфорированной 12 стенках. Полости 17 пустотелых участков 15, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13, расположены резонансные пластины 18 и 19 с резонансными вставками 20, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 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 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 выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Облицовка звукоизолирующей крышки 1 (фиг. 4) работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 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 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13, расположены резонансные пластины 8 и 9 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца». Резонансные отверстия 20 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 18 и 19 выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 20.

Акустический экран работает следующим образом.

Звуковая энергия, излучаемая блоком 4 АКУ, приводом 6 и вращающимся валиком 7, попадает на стенки корпуса 1, облицованные звукопоглощающим материалом 2. 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. Предложенный авторами акустический экран является эффективным средством борьбы с производственными шумами, причем он прост в обслуживании и изготовлении.

На фиг. 5 представлен вариант облицовки звукоизолирующей крышки.

Звукопоглощающая облицовка выполнена в виде жесткой стенки 21 и перфорированной стенки 2, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 23, прилегающий к жесткой стенке 21, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке 22 слой 24 выполнен с перфорацией 25 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.

В качестве звукопоглощающего материала слоя 23 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. При этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex Т или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом,

В качестве материала звукоотражающего слоя 24 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 пеноалюминия, или применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³, или материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.

Звукопоглощающая облицовка работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 22 попадает на слой 24 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а часть звуковой энергии проходит через слой 24 из звукоотражающего материала и взаимодействует со слоем 23 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии. Коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0. Выполнение перфорации на звукоотражающем слое способствует более эффективному шумоглушению на средних частотах, так как часть звуковых волн будет проходить через перфорацию 25 и рассеиваться на слое 23 из звукопоглощающего материала.