RU2540991C1

RU2540991C1 - Single-piece sound absorber for acoustic structure of production facility

Info

Publication number: RU2540991C1
Application number: RU2013138429/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2015-02-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device includes a frame filled with sound-absorbing material. The frame consists of a conical bottom part with a cover and a cylindrical top part which is attached to the cover of the bottom part of the perforated frame by vibration-damping spacers. The top part of the cylindrical perforated frame is pivotally connected to an element, through which the frame is attached to the required object. The cavities of the bottom and top parts of the frame are filled with sound-absorbing materials of different density. Around the cylindrical top part of the frame there is at least one helical sound-absorbing element of a single-piece absorber, made in the form of a cylindrical helical spring from a dense noncombustible sound-absorbing material. The helical sound-absorbing element is in the form of a hollow helical element formed by external and internal helical surfaces which form a cavity. The space formed by the external and internal helical surfaces is filled with sound-absorbing material. The sound-absorbing material used is a porous material, e.g. foam aluminium or metal-ceramic or metal-foam rubber or a material in the form of pressed crumbs of solid vibration-damping materials. The crumbs have a size of 0.3-2.5 mm.

EFFECT: high effectiveness of soundproofing.

2 cl, 4 dwg

Description

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.The invention relates to industrial acoustics, in particular to broadband sound attenuation, and can be used in all sectors of the economy as a means of protection against noise.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция цеха по патенту РФ №2480561, кл. F01N 1/04 [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания, стены со звукопоглощающей облицовкой, пол на упругом основании, штучные звукопоглотители.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is the acoustic design of the workshop according to the patent of the Russian Federation No. 2480561, class. F01N 1/04 [prototype], comprising a frame on the ceiling of a building, walls with sound-absorbing cladding, a floor on an elastic foundation, piece sound absorbers.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия и коэффициента звукопоглощения звукопоглощающих облицовок, а также штучных звукопоглотителей.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the relatively low noise reduction due to the relatively low coefficient of vibration damping of the floor and sound absorption coefficient of sound-absorbing cladding, as well as piece sound absorbers.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation.

Это достигается тем, что в штучном звукопоглотителе акустической конструкции цеха, состоящим из каркаса, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку, каркас выполнен из нижней части конической формы с крышкой и верхней части цилиндрической формы, которая крепится к крышке нижней части перфорированного каркаса посредством вибродемпфирующей прокладки, позволяющей демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части цилиндрического перфорированного каркаса шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а полости нижней и верхней частей перфорированного каркаса заполнены звукопоглощающими материалами различной плотности, причем вокруг верхней части цилиндрической формы перфорированного каркаса расположен, по крайней мере один, винтовой звукопоглощающий элемент штучного поглотителя, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины из плотного негорючего звукопоглощающего материала, а винтовой звукопоглощающий элемент штучного поглотителя выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость, при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями, заполнено звукопоглощающим материалом.This is achieved by the fact that in the piece acoustic absorber of the acoustic construction of the workshop, consisting of a frame filled with sound-absorbing material placed in a protective shell, the frame is made of the lower part of the conical shape with a cover and the upper part of a cylindrical shape, which is attached to the cover of the lower part of the perforated frame by means of a vibration damping gaskets that allow damping high-frequency vibrations, while an element is pivotally fixed to the upper part of the cylindrical perforated frame where the frame is attached to the desired object, for example, the ceiling of the production room, and the cavities of the lower and upper parts of the perforated frame are filled with sound-absorbing materials of various densities, and at least one screw sound-absorbing element of the piece absorber is arranged around the upper part of the cylindrical shape of the perforated frame, made in in the form of a cylindrical coil spring from a dense non-combustible sound-absorbing material, and a screw sound-absorbing piece piece absorber Titel formed as a hollow screw soundabsorbing element formed inner and outer helical surfaces forming the cavity, the space formed by the outer and inner surfaces of the screw is filled with sound absorbing material.

На фиг.1 изображен общий вид акустической конструкции цеха, на фиг.2 - конструкция пола на упругом основании, на фиг.3 - общий вид штучного звукопоглотителя акустической конструкция цеха, на фиг.4 - разрез звукопоглощающего винтового элемента штучного поглотителя.Figure 1 shows a General view of the acoustic structure of the workshop, Figure 2 - floor design on an elastic base, Figure 3 - General view of a piece of sound absorber acoustic structure of the workshop, Figure 4 - section of a sound-absorbing screw element piece absorber.

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 акустический потолок 5, причем стены облицованы звукопоглощающими конструкциями, а штучные звукопоглотители 7 и 8 установлены над шумным оборудованием 11. Конструкция пола выполнена на упругом основании (фиг.2) и 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 (на чертеже не показано) 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, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». К каркасу звукопоглощающих конструкций прикреплен перфорированный лист, который имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.The acoustic design of the workshop (Fig. 1) comprises a workshop frame (not shown in the drawing), window 9 and door 10 openings, bearing walls 1, 2, 3, 4 with fences 5, 6: floor 6 and suspended acoustic ceiling 5, the walls lined with sound-absorbing structures, and piece sound absorbers 7 and 8 are installed above the noisy equipment 11. The floor structure is made on an elastic base (figure 2) and contains a mounting plate 12 made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on the base plate 15 of the floor with cavities 16 through the layers of vibration damping material 14 and waterproofing material 13 with a gap 17 relative to the bearing walls 1, 2, 3, 4 of the production room. In order to ensure effective vibration isolation of the mounting plate 12 in all directions, the layers of the vibration damping material 14 and the waterproofing material 13 are made with a flange that is tightly adjacent to the supporting structures of the walls 1, 2, 3, 4 and the base supporting plate 15 of the floor. To increase the efficiency of sound insulation and sound absorption in the workshops located under the floor, the cavities 16 are filled with vibration damping material, for example, foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, and walls 1, 2, 3, 4 are lined with sound-absorbing structures. As sound-absorbing material of sound-absorbing structures (not shown in the drawing), slabs made of rockwool basalt-based mineral wool or URSA-type mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool are used, and the sound-absorbing element it is lined with an acoustically transparent material over its entire surface, for example, fiberglass type EZ-100 or polymer like Poviden. A perforated sheet is attached to the frame of sound-absorbing structures, which has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile in this case, in the case of non-circular holes, the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon should be considered as the conditional diameter.

При этом акустический подвесной потолок 5 состоит из жесткого каркаса (на чертеже не показано), 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, закрепленных на штанге, жестко связанной посредством скоб с каркасом. Крепление каркаса к потолку осуществляется с помощью дюбель-винтов. К каркасу прикреплен перфорированный лист, на котором через слой акустического прозрачного материала расположен слой звукопоглощающего материала, при этом в каркасе установлены светильники. При монтаже акустического потолка должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: d - от точки подвеса каркаса до любой из его сторон и с - толщины слоя звукопоглощающего материала, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: c:d=0,1…0,5.In this case, the acoustic suspended ceiling 5 consists of a rigid frame (not shown in the drawing), made in the form of a rectangular parallelepiped with the dimensions of the sides in the plan a × b, the ratio of which lies in the optimal range of values a: b = 1: 1 ... 2: 1, suspended from the ceiling of an industrial building by means of suspensions mounted on a rod rigidly connected by brackets to the frame. The frame is fixed to the ceiling using dowels. A perforated sheet is attached to the frame, on which a layer of sound-absorbing material is located through a layer of transparent transparent material, and fixtures are installed in the frame. When installing an acoustic ceiling, the optimum size ratios must be observed: d - from the point of suspension of the frame to any of its sides and c - the thickness of the layer of sound-absorbing material, and the ratio of these sizes should be in the optimal range of values: c: d = 0.1 ... 0, 5.

Элемент штучного глушителя шума (на чертеже не показано) состоит из корпуса с откидной крышкой, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку. Стенки корпуса каждого штучного звукопоглотителя образованы звукопоглощающей конструкцией (на чертеже не показано), выполненной в виде цилиндрических перфорированных коаксиальных оболочек внешней и внутренней, между которыми расположен звукопоглотитель, выполненный, по крайней мере, из одного профилированного пористого листа, причем в профиль листа в сечении может быть треугольным, прямоугольным, трапецеидальным, в виде дуг окружностей, синусоидальным. Перфорированные коаксиальные оболочки корпуса могут иметь в сечении также форму треугольника, многогранника, эллипса и любую комбинацию из этих фигур.The piece silencer element (not shown in the drawing) consists of a body with a hinged lid filled with sound-absorbing material placed in a protective sheath. The walls of the body of each piece sound absorber are formed by a sound-absorbing structure (not shown in the drawing) made in the form of cylindrical perforated coaxial shells of the external and internal, between which there is a sound absorber made of at least one profiled porous sheet, and in the section of the sheet in cross section be triangular, rectangular, trapezoidal, in the form of arcs of circles, sinusoidal. The perforated coaxial shell of the case may also have a triangle, polyhedron, ellipse, and any combination of these shapes in cross section.

Штучный звукопоглотитель акустической конструкция цеха (фиг.3 и 4) выполнен из жесткого перфорированного каркаса, состоящего из нижней части 18 конической формы с крышкой 19 и верхней части 21 цилиндрической формы с верхним основанием 23 и нижним основанием 22, которое крепится к крышке 19 нижней части перфорированного каркаса посредством вибродемпфирующей прокладки 25, позволяющей демпфировать высокочастотные колебания, передающиеся от объекта (на чертеже не показано). Прокладка 25 может быть выполнена из вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат» или мастики ВД-17.The unit acoustic absorber of the acoustic design of the workshop (Figs. 3 and 4) is made of a rigid perforated frame consisting of a lower part 18 of a conical shape with a cover 19 and an upper part 21 of a cylindrical shape with an upper base 23 and a lower base 22, which is attached to the cover 19 of the lower part perforated frame by means of a vibration damping pad 25, which allows damping high-frequency vibrations transmitted from the object (not shown in the drawing). The gasket 25 can be made of vibration damping material, such as plastic compound type "Agate" or mastic VD-17.

К верхнему основанию 23 верхней части цилиндрического перфорированного каркаса шарнирно закреплен элемент 27, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, причем полости нижней части 28 и верхней части 21 перфорированного каркаса заполнены соответственно звукопоглощающими материалами 20 и 24 различной плотности, подавляющих шумы соответственно в различных полосах частот, например на низких и средних частотах соответственно.An element 27 is pivotally fixed to the upper base 23 of the upper part of the cylindrical perforated frame by means of which the frame is attached to the desired object, for example, the ceiling of the production room, the cavities of the lower part 28 and the upper part 21 of the perforated frame are filled respectively with sound-absorbing materials 20 and 24 of various densities, which suppress noise, respectively, in different frequency bands, for example, at low and medium frequencies, respectively.

Вокруг верхней части 21 цилиндрической формы перфорированного каркаса расположен, по крайней мере один, винтовой звукопоглощающий элемент 26 штучного поглотителя, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины из плотного негорючего звукопоглощающего материала, например винипора, или тонкого стекловолокна, обернутого акустически прозрачным материалом, например стеклотканью.Around the upper part 21 of the cylindrical shape of the perforated frame there is at least one screw sound absorbing element 26 of the piece absorber made in the form of a cylindrical screw spring made of a dense non-combustible sound-absorbing material, for example, Vinipore, or thin glass fiber wrapped in an acoustically transparent material, for example fiberglass.

Винтовой звукопоглощающий элемент 26 штучного поглотителя (фиг.4) может быть выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней 28 и внутренней 29 винтовыми поверхностями, образующими полость 31, при этом пространство, образованное внешней 28 и внутренней 29 винтовыми поверхностями, например круглого сечения, заполнено звукопоглощающим материалом 30.The screw sound-absorbing element 26 of the piece absorber (Fig. 4) can be made in the form of a hollow screw sound-absorbing element formed by the outer 28 and inner 29 screw surfaces forming the cavity 31, while the space formed by the outer 28 and inner 29 screw surfaces, for example, circular cross-section filled with sound-absorbing material 30.

В качестве звукопоглощающего материала звукопоглотителя 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).As the sound-absorbing material of the sound-absorbing material, a porous sound-absorbing material, for example, foam aluminum or cermet, or metal foam, or in the form of compressed crumbs from solid vibration-damping materials, such as elastomer, polyurethane, or plastic compound like “Agate”, “Anti-vibration”, “Shvim”, can also be used. moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm (not shown in the drawing). As a sound-absorbing material, a rigid porous material can also be used, for example, foam aluminum or cermets, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%. As a sound-absorbing material, a material in the form of crumbs from solid vibration-damping materials, for example, elastomer, or polyurethane, or plastic compound can be used, moreover, the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.3 ÷ 2.5 mm (not shown in the drawing).

Штучный звукопоглотитель акустической конструкция цеха работает следующим образом.Piece sound absorber acoustic design of the workshop is as follows.

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.Sound energy from the equipment 11 located in the room falls on the layers of sound-absorbing material of sound-absorbing structures, which are lined with load-bearing walls 1, 2, 3, 4 with fences 5, 6 (floor 6 and ceiling 5), as well as piece sound absorbers 7 and 8, containing a frame in which sound-absorbing material is located, and which are installed above noisy equipment 11. The transition of sound energy into heat (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of the sound absorber, which are a model of Helmholtz resonators, where and energies occur due to friction oscillating with the frequency of excitation of the mass of air located in the neck of the resonator against the walls of the neck itself, which has the form of a branched network of pores of a sound absorber.

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.When installing vibroactive equipment on the plate 12, two-stage vibration protection occurs due to vibration damping inclusions in the mass of the plate 12, as well as due to the layer of vibration damping material 14, which can be used as: Vibrosil needle-punched mats based on silica or aluminoborosilicate fiber, material from solid vibration-damping materials, for example plastic compound, from soundproof plates based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ .

Звуковые волны, распространяясь в цехе, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом 20 и 24 различной плотности, подавляющим шумы соответственно в различных полосах частот, например на низких и средних частотах соответственно. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных воздушными полостями перфорированного каркаса. Различные объемы резонансных полостей: нижней части 18 конической формы и верхней части 21 цилиндрической формы, служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 26 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.Sound waves propagating in the workshop interact with sound-absorbing material 20 and 24 of different densities, which suppress noise in different frequency bands, for example, at low and medium frequencies, respectively. Sound absorption at medium and high frequencies occurs due to the acoustic effect built on the principle of Helmholtz resonators formed by air cavities of a perforated frame. Different volumes of resonant cavities: the lower part 18 is conical in shape and the upper part 21 is cylindrical, serve to suppress sound vibrations in the required sound frequency range, usually large volumes to suppress noise in the low frequency range, and small ones in the medium and high frequencies. The interaction of sound waves with a screw sound-absorbing element 26 leads to noise attenuation in the high frequency range, and the implementation of a sound absorber from non-combustible materials makes the design fireproof.

Claims

1. Piece acoustic absorber of the acoustic structure of the workshop, consisting of a frame filled with sound-absorbing material, the frame is made of the lower part of the conical shape with a lid and the upper part of the cylindrical shape, which is attached to the cover of the lower part of the perforated frame by means of a vibration damping pad, which allows damping high-frequency vibrations, while an element is pivotally fixed to the upper part of the cylindrical perforated frame by which the frame is attached to the desired object, for example at the ceiling of the production room, and the cavities of the lower and upper parts of the perforated frame are filled with sound-absorbing materials of different densities, and at least one sound-absorbing screw element of the piece absorber is made around the upper part of the cylindrical shape of the perforated frame, made in the form of a cylindrical helical spring from a dense non-combustible sound-absorbing material, and a screw sound-absorbing element of a piece absorber is made in the form of a hollow screw sound-absorbing its element formed by the external and internal helical surfaces forming a cavity, wherein the space formed by the external and internal helical surfaces is filled with sound-absorbing material, characterized in that a porous sound-absorbing material is used as sound-absorbing material, for example foam aluminum or cermets, or metal foam, or material in the form of compressed crumb from solid vibration-damping materials, for example elastomer, polyurethane or plastic compound such as “Agate”, “An ivibrit "," Shvim ", and crumb grain size lies in an optimum range of values: 0.3 ... 2.5 mm.

2. The unit acoustic absorber of the acoustic workshop construction according to claim 1, characterized in that a rigid porous material, for example foam aluminum or cermet, or a shell rock with a degree of porosity in the optimum range: 30 ÷ 45%, is used as the sound-absorbing material.