Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

Изобретение относится к звукоизоляции оборудования со средствами широкополосного шумоглушения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.

Для снижения шума на рабочих местах производственных помещений используются как звукопоглощающие облицовки и конструкции, так и звукоизолирующие ограждения, устанавливаемые на наиболее шумное оборудование с учетом их акустических характеристик. При этом установка звукоизолирующих ограждений может осуществляться как на оборудование в целом, так и на отдельные его узлы.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический кожух для оборудования по патенту РФ №2311286 (прототип), содержащий корпус и расположенные внутри него демпфирующие элементы, а также шумопоглощающая вставка со звукопоглощающим материалом.

Недостатком известных устройств является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет отсутствия глушителей шума в отверстиях кожуха, предназначенных для соблюдения теплового баланса.

Технический результат - повышение эффективности глушения шума.

Это достигается тем, что в способе звукоизоляции оборудования, заключающемся в том, что звукоизолирующее ограждение устанавливают на перекрытии здания посредством по крайней мере четырех виброизолирующих опор, выполненных из упругого материала, например мягкой резины, полиуретана, и облицовывают его с внутренней стороны звукопоглощающим элементом, звукоизолирующее ограждение выполняют по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с вырезом в его нижней грани под основание технологического оборудования, при этом основание технологического оборудования устанавливают на по крайней мере четыре виброизолирующие опоры, которые базируют на перекрытии здания, при этом между основанием технологического оборудования и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполняют зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования к звукоизолирующему ограждению, в котором выполняют вентиляционные каналы для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки вентиляционных каналов обрабатывают звукопоглощающим материалом и акустически прозрачным материалом типа «повиден», при этом звукопоглощающий элемент закрепляют на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения и выполняют в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещают многослойную звукопоглощающую конструкцию, причем расчет требуемой звукоизоляции кожуха как негерметичного ограждения проводят по следующей зависимости:

,

где R_кож.тр - требуемая звукоизоляция кожуха, дБ: R_si - средняя звукоизоляция сплошной части ограждений i-го кожуха, дБ; - реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри i-го кожуха, где α_о - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; α_м - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; ΣS_м - площадь нанесения звукопоглощающего материала, м²; τ_i - энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия (для простого отверстия τ_i=1, причем простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае); ΣS_oi - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м²; ΣS_i - суммарная площадь сплошной части ограждения, м².

На фиг. 1 представлена схема звукоизолирующего ограждения, предназначенного для реализации способа звукоизоляции оборудования, на фиг. 2, 3, 4 - варианты схем звукопоглощающего элемента, закрепленного на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения.

Звукоизолирующее ограждение (фиг. 1) для реализации способа звукоизоляции оборудования предназначено для его установки на виброакустически активное технологическое оборудование 1 путем укрытия. Охватывающее технологическое оборудование 1, звукоизолирующее ограждение 6 установлено на перекрытии 5 здания посредством по крайней мере четырех виброизолирующих опор 12 и 13, выполненных из упругого материала, например мягкой резины, полиуретана. Звукоизолирующее ограждение 6 облицовано с внутренней стороны звукопоглощающим элементом 7 (фиг. 2) и имеет форму прямоугольного параллелепипеда с вырезом в его нижней грани под основание 2 технологического оборудования 1. Основание 2 технологического оборудования 1 установлено на по крайней мере четыре виброизолирующие опоры 3 и 4, которые базируются на перекрытии 5 производственного здания, при этом между основанием 2 технологического оборудования 1 и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполнен зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования 1 к звукоизолирующему ограждению 6. В звукоизолирующем ограждении 6 выполнены вентиляционные каналы 8 и 9 для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки 10 вентиляционных каналов 8 и 9 обработаны звукопоглощающим материалом 11 и акустически прозрачным материалом типа «повиден». Расчет требуемой звукоизоляции кожуха как негерметичного ограждения проводят по следующей зависимости:

,

где R_кож..тр - требуемая звукоизоляция кожуха, дБ; R_si - средняя звукоизоляция сплошной части ограждений i-го кожуха, дБ; - реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри i-го кожуха, где α_o - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; α_м - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; ΣS_м - площадь нанесения звукопоглощающего материала, м²; τ_i - энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия (для простого отверстия τ_i=1, причем простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае); ΣS_oi - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м²; ΣS_i - суммарная площадь сплошной части ограждения, м².

На фиг. 2 изображена схема звукопоглощающего элемента 7, закрепленного на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения 6.

Звукопоглощающий элемент содержит гладкую 14 и перфорированную 15 поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция.

Звукопоглощающая конструкция выполнена сложной формы и представляет собой чередование сплошных участков 16 и пустотелых участков 17. Сплошные участки 16, в свою очередь, образованы гладкими призматическими поверхностями 18, расположенными перпендикулярно гладкой 14 и перфорированной 15 поверхностям и закрепленными к гладкой 14 поверхности, а также двумя связанными с ними и наклонными относительно гладких призматических поверхностей 18 поверхностями 19 сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны, зубчатую или волнистую или образованную сферическими участками форму (не показано) поверхность, причем вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной 15 поверхности. К гладкой 14 поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы 20, например, в виде тетраэдров.

В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминийсодержащих 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, или минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.

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». Пустотелые участки 17 заполнены звукопоглощающим материалом, например строительно-монтажной пеной.

Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.

Звуковая энергия от технологического оборудования 1, пройдя через слой перфорированной поверхности 15 и слой 17 звукопоглощающего элемента, выполненный из вспененного звукопоглощающего материала (строительно-монтажной пены), падает на звукопоглощающие слои 16, 19, 20, где происходит рассеивание звуковой энергии за счет перехода ее 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 принимается равным или более 0,25.

Способ звукоизоляции оборудования осуществляют следующим образом.

Звукоизолирующее ограждение 6 (фиг. 1) устанавливают на перекрытии 5 здания посредством по крайней мере четырех виброизолирующих опор 12 и 13, выполненных из упругого материала, например мягкой резины, полиуретана. Звукоизолирующее ограждение 6 облицовывают (закрепляют на нем) с внутренней стороны звукопоглощающим элементом 7 (фиг. 2). Звукоизолирующее ограждение 6 выполняют по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с вырезом в его нижней грани под основание 2 технологического оборудования 1. Основание 2 технологического оборудования 1 устанавливают на по крайней мере четыре виброизолирующие опоры 3 и 4, которые базируют на перекрытии 5 производственного здания, при этом между основанием 2 технологического оборудования 1 и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполняют зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования 1 к звукоизолирующему ограждению 6. В звукоизолирующем ограждении 6 выполняют вентиляционные каналы 8 и 9 для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки 10 вентиляционных каналов 8 и 9 обрабатывают звукопоглощающим материалом 11 и акустически прозрачным материалом типа «повиден».

Звукопоглощающий элемент 7 закрепляют на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения 6 и выполняют в виде гладкой 14 и перфорированной 15 поверхностей, между которыми размещают многослойную звукопоглощающую конструкцию.

Звукопоглощающую конструкцию (фиг. 3) выполняют сложной формы в виде чередующихся сплошных участков 16 и пустотелых участков 17. Сплошные участки 16, в свою очередь, образованы гладкими призматическими поверхностями 18, расположенными перпендикулярно гладкой 14 и перфорированной 15 поверхностям и закрепленными к гладкой 14 поверхности, а также двумя связанными с ними и наклонными относительно гладких призматических поверхностей 18 поверхностями 19 сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую или волнистую или образованную сферическими участками (не показано) поверхность, причем вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной 15 поверхности. К гладкой 14 поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы 20, например, в виде тетраэдров.

В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминийсодержащих 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, или минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.

Звукопоглощающий элемент, который закрепляют на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения, выполняют в виде жесткой и перфорированной стенок (фиг. 4), между которыми располагают многослойный звукопоглощающий элемент, который выполняют в виде двух слоев: один из которых, прилегающий к жесткой стенке, является звукопоглощающим, а другой, прилегающий к перфорированной стенке, выполняют с перфорацией из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, при этом в качестве звукоотражающего материала 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, или 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.

Расчет требуемой звукоизоляции кожуха как негерметичного ограждения проводят по следующей зависимости:

где R_кож.тр - требуемая звукоизоляция кожуха, дБ, определяемая по формуле

L_i - октавный уровень звукового давления в расчетной точке от одиночно работающей изолируемой машины, дБ; L_доп - допустимый по нормам уровень звукового давления в расчетной точке, дБ; R_si - средняя звукоизоляция сплошной части ограждений i-го кожуха, дБ; α - реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри i-го кожуха; τ_i - энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия (для простого отверстия τ_i=1, причем простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае); ΣS_oi - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м²; ΣS_i - суммарная площадь сплошной части ограждения, м², определяемая по формуле

где l_i, b_i, h_i - соответственно длина, ширина и высота i-го кожуха, м.

Величина реверберационного коэффициента звукопоглощения внутри ограждения определяется по формуле

где α_о - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; α_м - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; ΣS_м - площадь нанесения звукопоглощающего материала, м².

Возможен вариант, когда звукопоглощающий элемент 7 (фиг. 3), который закреплен на внутренней поверхности 6 звукоизолирующего ограждения, выполнен в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещен комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 23 и пустотелых участков 25, каркас которого выполнен из жесткого звукопоглощающего материала. Причем пустотелые участки 25 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 26, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (не показано). При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностях. Полости 24, образованные гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностями, между которыми расположен комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, заполнены мягким звукопоглощающим материалом. Полости 27 пустотелых участков 25, образованные призматическими поверхностями, заполнены вспененным полимером, например полиэтиленом или полипропиленом. Полости 27 пустотелых участков 25, образованные призматическими поверхностями, соединены резонансными отверстиями 28,29 и 30 с полостями 24, образованными гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностями, между которыми расположен комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы.

Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 22 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. Резонансные отверстия 28, 29 и 30 в полостях 27 пустотелых участков 25 выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 28, 29 и 30.

Возможен вариант, когда звукопоглощающий элемент 7 (фиг. 4), который закреплен на внутренней поверхности 6 звукоизолирующего ограждения, выполнен в виде жесткой стенки 31 и перфорированной стенки 32, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 33, прилегающий к жесткой стенке 31, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке 32 слой 34 выполнен с перфорацией 35 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.

В качестве звукопоглощающего материала слоя 33 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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен. 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 34 применен материал на основе алюминийсодержащих 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.

Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 32, попадает на слой 34 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 34 из звукоотражающего материала и взаимодействует со слоем 33 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 35 и рассеиваться на слое 33 из звукопоглощающего материала.