Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ

Изобретение относится к звукоизоляции оборудования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический кожух для оборудования по патенту РФ №2311286 (прототип), содержащий корпус и расположенные внутри его 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, дБ, 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 α₀ - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; α_м - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; ∑S_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); ∑S_oi - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м²; ∑S_i - суммарная площадь сплошной части ограждения, м², многослойную звукопоглощающую конструкцию звукопоглощающего элемента, который закрепляют на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения, выполняют в виде четырех слоев: первый слой, звукоотражающий, выполняют сплошным и профилированным, сложного многогранного профиля, состоящий из наклонных граней, соединенных в нижней части горизонтальными гранями, а между гранями и жесткой стенкой располагают второй слой из звукопоглощающего материала, при этом между перфорированной стенкой и звукоотражающим слоем, с воздушным промежутком, относительно звукоотражающего слоя, располагают третий прерывистый слой из мягкого звукопоглощающего материала, который закреплен на перфорированной стенке, и выполняют в виде многогранников, с эквидистантными и конгруэнтными поверхностями, расположенными под соответствующими гранями звукоотражающего слоя.

На фиг. 1 представлена схема звукоизолирующего ограждения, предназначенного для реализации способа звукоизоляции оборудования, на фиг. 2, 3 - варианты схем звукопоглощающего элемента, закрепленного на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения, на фиг. 4 - виброизолятор одной из четырех виброизолирующих опор 12, 13 системы виброизоляции звукоизолирующего ограждения 6.

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, виброизолирующих 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, дБ, 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 α₀ - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; α_м - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала; ∑S_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); ∑S_oi - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м²; ∑S_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 (на чертеже 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. 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 Тельмгольца", 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, виброизолирующих 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 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 форму (на чертеже 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 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 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.

Возможен вариант выполнения звукопоглощающего элемента 7 (фиг. 3).

Звукопоглощающий элемент 7, закрепленный на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения 6, выполнен в виде сплошной жесткой 21 и перфорированной 22 стенок, между которыми расположен звукопоглощающий элемент, выполненный в виде четырех слоев, первый слой, звукоотражающий, выполнен сплошным и профилированным, сложного многогранного профиля, состоящий из наклонных граней 23 и 25, соединенных в нижней части горизонтальными гранями 26. Между гранями 23, 25, 26 и жесткой стенкой 21 расположен второй слой из звукопоглощающего материала 27, а между перфорированной 22 стенкой и звукоотражающим слоем, с воздушным промежутком, относительно звукоотражающего слоя, расположен третий прерывистый слой 24 из мягкого звукопоглощающего материала, который закреплен на перфорированной 22 стенке, и выполнен в виде многогранников, с эквидистантными и конгруэнтными поверхностями, расположенными под соответствующими гранями звукоотражающего слоя.

Сплошной, звукоотражающий профилированный слой выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения. Коэффициент перфорации перфорированной 22 стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрен четвертый акустически прозрачный слой (на чертеже не показан), например из стеклоткани типа ЭЗ-100, расположенный между слоем 24 из мягкого звукопоглощающего материала и перфорированной 22 стенкой.

Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.

Звуковая энергия от излучающего шум оборудования, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 22 акустического ограждения, попадает на слой 24 из мягкого звукопоглощающего материала (например выполненного из базальтового или стеклянного волокна), где осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) 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. Часть звуковой энергии отражается от более жесткой профилированной поверхности звукоотражающего слоя и снова попадает, фокусируясь, на слои мягкого слоя 24 из звукопоглощающего материала, выполненного прерывистым.

Многослойную звукопоглощающую конструкцию звукопоглощающего элемента, который закрепляют на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения, выполняют в виде четырех слоев: первый слой, звукоотражающий, выполняют сплошным и профилированным, сложного многогранного профиля, состоящий из наклонных граней, соединенных в нижней части горизонтальными гранями, а между гранями и жесткой стенкой располагают второй слой из звукопоглощающего материала, при этом между перфорированной стенкой и звукоотражающим слоем, с воздушным промежутком, относительно звукоотражающего слоя, располагают третий прерывистый слой из мягкого звукопоглощающего материала, который закреплен на перфорированной стенке, и выполняют в виде многогранников, с эквидистантными и конгруэнтными поверхностями, расположенными под соответствующими гранями звукоотражающего слоя.

На фиг. 4 представлен виброизолятор одной из четырех виброизолирующих опор 12, 13 системы виброизоляции звукоизолирующего ограждения 6.

Виброизолятор (фиг. 4) содержит корпус, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев 28 и 29, имеющих квадратную или прямоугольную форму, жестко связанных с эластомером 30, причем на фланцах выполнены элементы крепления в виде отверстий 31 и 32, расположенных в углах фланцев, а профиль боковой поверхности эластомера 30 выполнен цилиндрическим или коническим или гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях. Профиль боковой поверхности эластомера 30 может быть выполнен гофрированным.

Отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…1,55.

Виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях звукоизолирующего ограждения 6 упругий элемент 30 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на ограждение 6 и перекрытие 5 производственного здания. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность, равночастотность и экономичность резины (эластомера).