АКУСТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к промышленной акустике.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция по патенту РФ №2490400, [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 прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в акустической конструкции производственных помещений, 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, конструкция пола на упругом основании содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой, базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями, в полостях базовых плитах межэтажного перекрытия установлены вибродемпфирующие вставки, каждая из которых выполнена в виде цилиндра из жесткого вибродемпфирующего материала, внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник с дисками, вдоль оси упругого сердечника жестко закреплены по всей длине полости цилиндра демпфирующие диски, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовой плиты межэтажного перекрытия, а промежуточные демпфирующие диски расположены равномерно с шагом, не превышающим внутренний диаметр цилиндра, а упругий сердечник, осесимметрично и коаксиально расположенный внутри цилиндра вибродемпфирующей вставки, выполнен комбинированным и состоящим из упругой части в виде стержня, и демпфирующей части, выполненной в виде внешней коаксиальной оболочки из вибродемпфирующего материала в виде полиуретана, при этом демпфирующие диски, закрепленные по всей длине упругого сердечника, расположены с чередованием жестких и комбинированных демпфирующих дисков, при этом комбинированные демпфирующие диски состоят из упругой части в виде оппозитно закрепленных на упругом сердечнике дисков из твердого вибродемпфирующего материала в виде пластиката типа «Агат», «Антивибрит», или «Швим», и демпфирующей части, выполненной в виде диска из мягкого вибродемпфирующего материала в виде губчатой резины, нетканого вибродемпфирующего материала или полиуретана, при этом жесткие демпфирующие диски выполнены в виде дискового перфорированного каркаса из упругого материала, заполненного сетчатым демпфирующим элементом.

На фиг. 1 изображен общий вид акустической конструкции производственных помещений, на фиг. 2 - разрез междуэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - вибродемпфирующая вставка для полостей 16 и 19 междуэтажного перекрытия.

Акустическая конструкция для производственных помещений (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас в котором расположен звукопоглощающий материал и установленные над шумным оборудованием 11.

Конструкция пола на упругом основании (фиг. 2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой, базовых плитах 15 и 18 межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями соответственно 16 и 19 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 прочности и сейсмостойкости зданий, а также эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием полости, между базовыми плитами 15 и 18 межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала 20, а полости 16 и 19 базовых плит 15 и 18 расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, 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».

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).

Акустическая конструкция для производственных помещений 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 и потолок), 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.

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. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. При этом стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.

Вибродемпфирующая вставка (фиг. 3) для полостей 16 и 19 междуэтажного перекрытия выполнена в виде цилиндра 21 из жесткого вибродемпфирующего материала, внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник 22, вдоль оси которого жестко закреплены по всей длине полости, демпфирующие диски 23, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовой плиты. Упругий сердечник 22, осесимметрично и коаксиально расположенный внутри цилиндра 21 вибродемпфирующей вставки, выполнен комбинированным и состоящим из упругой части 27 в виде стержня, и демпфирующей части, выполненной в виде внешней коаксиальной оболочки 29 из вибродемпфирующего материала, например полиуретана. Демпфирующие диски 25, жестко закрепленные по всей длине упругого сердечника 22 вибродемпфирующей вставки, выполнены комбинированными и состоящими из упругой части в виде оппозитно закрепленных на упругом сердечнике дисков 25 из твердого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» и демпфирующей части, выполненной в виде диска 28 из мягкого вибродемпфирующего материала, расположенного между дисками из твердого вибродемпфирующего материала, и выполненного из мягкого вибродемпфирующего материала, например губчатой резины, нетканого вибродемпфирующего материала, полиуретана. Демпфирующие диски 25 и 26, жестко закрепленные по всей длине упругого сердечника 22, расположены с чередованием жестких 26 и комбинированных 25 дисков. Возможен вариант, когда жесткие демпфирующие диски 26, закрепленные по всей длине упругого сердечника 22, и расположенные с чередованием их с комбинированными 25 дисками, выполнены в виде дискового перфорированного каркаса из упругого материала, заполненного сетчатым демпфирующим элементом. При этом плотность сетчатой структуры сетчатого демпфирующего элемента дискового перфорированного каркаса жестких демпфирующих дисков 26, заполненных сетчатым демпфирующим элементом, находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³÷2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм÷0,15 мм, при этом сетчатый демпфирующий элемент заполнен эластомером, например полиуретаном, а промежуточные демпфирующие диски расположены равномерно с шагом, не превышающим внутренний диаметр цилиндра.

Вибродемпфирующая вставка работает следующим образом.

Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглощающего материала, 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 шумопоглощающего материала. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. Добавим, что стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.