RU2596222C1

RU2596222C1 - Kochetov sound absorber for lining manufacturing facilities

Info

Publication number: RU2596222C1
Application number: RU2015136136/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2016-09-10

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to industrial acoustics, particularly to sound-absorbing devices for lining manufacturing facilities. It comprises a rigid and a perforated walls, between which there is a multilayer sound absorbing element. Device is made in the form of symmetric structures relative to the central vibration dampening layer. Each of the structures consists of five layers. Two layers adjacent to the walls are sound-absorbing layers from materials of different density. Three central layers are combined. Axial layer is sound-absorbing. Two symmetrical adjoining to it layers are made from a sound reflecting material of a complex profile. Latter consists of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which enable to reflect sound waves incident in all directions. Each of the perforated walls has the following perforation parameters: hole diameter - 3÷7 mm, perforation percentage - 10 %÷15 %. As for the shape the holes can be circular, triangular, square, rectangular or diamond-shaped. In case of non-circular holes, it is necessary to consider as the nominal diameter the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon. As the sound-absorbing material plates are used from Rockwool basalt-based mineral wool, or "URSA" mineral wool, or P-75 basalt wool, or glass wool lined with glass felt. Sound absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, for example, EZ-100 glass fabric or "poviden" type polymer.

EFFECT: higher efficiency of sound absorption and reliability of design overall.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной акустике.The invention relates to industrial acoustics.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающий элемент, применяемый в качестве облицовки производственных помещений, известный из патента РФ №2463412 (прототип).The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is a sound-absorbing element used as a facing of industrial premises, known from the RF patent No. 2463412 (prototype).

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет наличия пустот между слоями, где отсутствует поглощение звука между слоями звукопоглотителя.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the relatively low noise reduction due to the presence of voids between the layers, where there is no sound absorption between the layers of the sound absorber.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation and the reliability of the structure as a whole.

Это достигается тем, что в звукопоглощающем устройстве для облицовки производственных помещений, содержащем жесткую и перфорированную стенки, между которыми расположен многослойный звукопоглощающий элемент, многослойный звукопоглощающий элемент выполнен в виде пяти слоев, два из которых, прилегающих к стенкам, являются звукопоглощающими слоями из материалов разной плотности, а три центральных слоя являются комбинированными, причем осевой слой выполнен звукопоглощающим, а два симметрично расположенных, прилегающих к нему слоя выполнены из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, каждая из перфорированных стенок 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, а в качестве звукопоглощающего материала 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».This is achieved by the fact that in a sound-absorbing device for facing industrial premises containing a rigid and perforated wall, between which a multilayer sound-absorbing element is located, the multilayer sound-absorbing element is made in the form of five layers, two of which adjacent to the walls are sound-absorbing layers of materials of different densities and the three central layers are combined, moreover, the axial layer is made sound-absorbing, and two symmetrically located adjacent layers are made They are made of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, which allow reflecting sound waves incident in all directions, each of the perforated walls 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, while in the case of non-circular holes, the maximum diameter should be considered the diameter of the circle inscribed in the polygon, and as sound-absorbing material, 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 as sound-absorbing material, and the sound-absorbing element it is lined with an acoustically transparent material over its entire surface, for example, fiberglass type EZ-100 or a polymer of the “poviden” type.

На чертеже изображено звукопоглощающее устройство для облицовки производственных помещений.The drawing shows a sound-absorbing device for facing industrial premises.

Звукопоглощающее устройство для облицовки производственных помещений выполнено в виде симметричной относительно центрального вибродемпфирующего слоя 8 конструкции, каждая из которой состоит в виде гладкой, жесткой стенки 1 и перфорированной стенки 7, между которыми расположен многослойный звукопоглощающий элемент, выполненный в виде пяти слоев, два из которых, прилегающих к стенкам 1 и 7, являются звукопоглощающими слоями 2 и 6 из материалов разной плотности, а три центральных слоя 3, 4, 5 являются комбинированными, причем осевой слой 4 выполнен звукопоглощающим, а два симметрично расположенных и прилегающих к нему слоя 3 и 5 выполнены из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. Перфорированная стенка 7 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 sound-absorbing device for facing industrial premises is made in the form of a structure symmetrical with respect to the central vibration-damping layer 8, each of which consists of a smooth, rigid wall 1 and a perforated wall 7, between which there is a multilayer sound-absorbing element made in the form of five layers, two of which, adjacent to walls 1 and 7, are sound-absorbing layers 2 and 6 of materials of different densities, and the three central layers 3, 4, 5 are combined, and the axial layer 4 nen sound-absorbing, and two symmetrically located and adjacent layers 3 and 5 are made of a reflecting material, a complex profile made up of evenly distributed hollow tetrahedrons allowing reflect incident in all directions the sound waves. The perforated wall 7 has the following perforation parameters: the diameter of the holes is 3 ÷ 7 mm, the percentage of perforation is 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes as the conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon.

Каждая из стенок 1 и 7 может быть выполнена из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5).Each of walls 1 and 7 can be made of structural materials, with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type material deposited on their surface on one or two sides, and the ratio between the thicknesses of the material and vibration-damping coating lies in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 3.5).

Каждая из стенок 1 и 7 может быть выполнена из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. Коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25.Each of walls 1 and 7 can be made of stainless steel or a galvanized sheet with a thickness of 0.7 mm with a polymer protective and decorative coating of the Pural type with a thickness of 50 μm or Polyester with a thickness of 25 μm, or an aluminum sheet with a thickness of 1.0 mm and coating thickness 25 microns. The perforation coefficient of perforated sheets is taken to be equal to or more than 0.25.

Каждая из стенок 1 и 7 может быть выполнена 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», или неткаными материалами, например «лутрасилом».Each of walls 1 and 7 can be made of solid, decorative vibration damping materials, for example, agate, antivibrate, and shvim plastic compounds, the inner surface of the perforated surface facing the sound-absorbing structure, lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or a polymer of the “poviden” type, or nonwoven materials, for example, “lutrasil”.

В качестве материала звукоотражающих слоев 3 и 5 может быть 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.As the material of the sound-reflecting layers 3 and 5, a material based on aluminum-containing alloys can be used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, bending strength within 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum, or soundproofing boards based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ^{3 were used} .

В качестве звукопоглощающего материала слоев 2, 4 и 6 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. Причем звукопоглощающий материал по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», или поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, Acutex Т) или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом. Кроме того, в качестве звукопоглощающего материала слоев 2 и 4 может быть использован пористый шумопоглощающий материала, например пеноалюминий или металлокерамика или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал 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, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex T или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.As sound-absorbing material of layers 2, 4 and 6, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75-type basalt wool, or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, for example, can be used. polyethylene or polypropylene. Moreover, the sound-absorbing material is lined with an acoustically transparent material over its entire surface, for example, EZ-100 fiberglass or a “visible” polymer, or the surface of the fibrous sound absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T) or coated with breathable fabrics or non-woven materials, e.g. Lutrasil. In addition, as the sound-absorbing material of layers 2 and 4, a porous sound-absorbing material can be used, for example, foam aluminum or cermet or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%, or metal foam, or a material in the form of pressed crumbs from solid vibration-damping materials, for example, elastomer, polyurethane, or plastic compound such as “Agate”, “Anti-Vibrate”, “Shvim”, moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm, and can also be used porous mineral piece materials, such as pumice, vermiculite, kaolin, slag with cement or other binder, or synthetic fibers, or the surface of the fibrous sound absorbers are treated with special porous paints that allow air to pass through, for example, Acutex T or coated with breathable fabrics or non-woven materials, e.g. Lutrasil.

Для снижения или коррекции времени реверберации помещений в его отделке применяют звукопоглощающие материалы и конструкции (звукопоглотители).To reduce or correct the reverberation time of premises, sound-absorbing materials and structures (sound absorbers) are used in its decoration.

Пористые звукопоглотители изготавливают в виде плит, которые крепятся к ограждающим поверхностям непосредственно или на относе из легких и пористых минеральных штучных материалов - пемзы, вермикулита, каолина, шлаков и т.п. с цементом или другим вяжущим. Такие материалы достаточно прочны и могут быть использованы для снижения шума в коридорах, фойе, лестничных маршах общественных и промышленных зданий.Porous sound absorbers are made in the form of plates that are attached to the enclosing surfaces directly or on a basis of light and porous mineral piece materials - pumice, vermiculite, kaolin, slags, etc. with cement or other binder. Such materials are strong enough and can be used to reduce noise in corridors, foyers, staircases of public and industrial buildings.

Сырьем для их производства служат древесные волокна, минеральная вата, стеклянная вата, синтетические волокна. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, Acutex T) или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.The raw materials for their production are wood fibers, mineral wool, glass wool, synthetic fibers. The surface of the fibrous absorbers is treated with special porous air-permeable paints (e.g. Acutex T) or coated with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

В настоящее время волокнистые звукопоглотители являются наиболее употребительными в строительной практике. Они не только оказались наиболее эффективными с акустической точки зрения в широком частотном диапазоне, но и отвечают возросшим требованиям, предъявляемым к дизайну помещений.Currently, fibrous sound absorbers are the most common in construction practice. They not only proved to be the most effective from an acoustic point of view in a wide frequency range, but also meet the increased requirements for room design.

В качестве звукоотражающего материала применен материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.As a sound-reflecting material, a material based on a magnesian binder with a reinforcing fiberglass or fiberglass was used.

В качестве звукопоглощающего материала использован полиэстер.Polyester is used as a sound-absorbing material.

В качестве звукопоглощающего материала использован пористый волокнистый или пенистый звукопоглощающий материал, который выполнен на основе базальтовых или стеклянных волокон, или открытоячеистого пенополиуретана с защитной звукопрозрачной оболочки из тонкой стеклоткани или алюминизированной лавсановой пленки.As a sound-absorbing material, a porous fibrous or foamy sound-absorbing material is used, which is made on the basis of basalt or glass fibers, or open-cell polyurethane foam with a protective sound-transparent sheath made of thin fiberglass or aluminized lavsan film.

В качестве звукопоглощающего материала использован пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³ и состоящий из 100 массовых частей перлита с диаметром частиц 0,5÷2,0 мм, 100÷200 массовых частей одного или нескольких спекающих материалов и 10÷20 массовых частей связующих материалов. В процессе спекания частицы перлита в точках соприкосновения образуют смежные поры. Этот материал обладает хорошей звукопоглощающей способностью в широком диапазоне частот, но имеет высокую плотность, связанную с содержанием большого количества спекающих материалов.As a sound-absorbing material, a porous sound-absorbing ceramic material having a bulk density of 500 ÷ 1000 kg / m ³ and consisting of 100 mass parts of perlite with a particle diameter of 0.5 ÷ 2.0 mm, 100 ÷ 200 mass parts of one or more sintering materials and 10 ÷ 20 mass parts of binder materials. During sintering, perlite particles at adjacent points form adjacent pores. This material has good sound absorption in a wide frequency range, but has a high density associated with the content of a large number of sintering materials.

Звукопоглощающее устройство для облицовки производственных помещений работает следующим образом.Sound-absorbing device for facing industrial premises works as follows.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 7 попадает на слой 6 из мягкого звукопоглощающего материала, а затем встречает на своем пути соответственно слои 5, 4 и 3 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, но часть звуковой энергии проходит через слои 3 и 5 из звукоотражающего материала, и взаимодействует с осевым слоем 4 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии.Sound energy from equipment located in the room, or another object that emits intense noise, passing through the perforated wall 7 enters layer 6 of soft sound-absorbing material, and then meets layers 5, 4 and 3 of sound-reflecting material of a complex profile, respectively consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, but part of the sound energy passes through layers 3 and 5 of sound-reflecting material, and the interaction an axial layer of sound absorbing material 4, where the final dissipation of the sound energy.

Слои 2 и 6 из мягкого звукопоглощающего материала разной плотности могут быть выполнены например, из базальтового или стеклянного волокна. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. 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. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.Layers 2 and 6 of soft sound-absorbing material of different densities can be made, for example, of basalt or glass fiber. In fibrous absorbers, the dissipation of the energy of air vibrations and its transformation into heat occurs at several physical levels. Firstly, due to the viscosity of the air, and there is a lot of it in the interfiber space, the oscillation of air particles inside the absorber leads to friction. The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are the Helmholtz resonator model, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck oscillating with the frequency of excitation on the neck wall, which has the form of a branched sound absorber pore network. In addition, there is air friction on the fibers, the surface of which is also large. Thirdly, the fibers rub against each other and, finally, energy dissipation occurs due to the friction of the crystals of the fibers themselves. This explains that at medium and high frequencies the sound absorption coefficient of fibrous materials is in the range of 0.4 ... 1.0.

Claims

1. A sound-absorbing device for facing industrial premises, made in the form of rigid and perforated walls, between which is a multilayer sound-absorbing element, characterized in that it is made in the form of structures symmetrical with respect to the central vibration-damping layer, each of which consists of five layers, two of which adjacent to the walls are sound-absorbing layers of materials of different densities, and the three central layers are combined, and the axial layer is made absorbing, and two symmetrically located adjacent layers are made of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, which allow reflecting sound waves incident in all directions, each of the perforated walls has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm , the percentage of perforation 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of For non-circular holes, the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon should be considered as a conditional diameter, and as sound-absorbing material, slabs made of rockwool based mineral wool or URSA type mineral wool or P-75 type basalt wool should be used as sound absorbing material. or glass wool with glass fiber lining, and the sound-absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or a polymer of the type "see".

2. A sound-absorbing device according to claim 1, characterized in that a material based on aluminum-containing alloys is used as a sound-reflecting material, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties : compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa, for example foamed aluminum, or soundproofing boards based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ .

3. The sound-absorbing device according to claim 1, characterized in that the perforated wall can be made of structural materials with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type, deposited on their surface. the ratio between the thicknesses of the material and the vibration damping coating lies in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 3.5), or stainless steel, or a galvanized sheet 0.7 mm thick with a polymer protective and decorative coating of the “Pural” type "Thick 50 microns, or "Polyester" with a thickness of 25 microns, or an aluminum sheet with a thickness of 1.0 mm and a coating thickness of 25 microns, or from solid, decorative vibration damping materials, such as plastic compounds such as "Agate", "Anti-Vibrate", "Shvim".

4. The sound-absorbing device according to claim 1, characterized in that a material based on a magnesian binder with a reinforcing fiberglass or fiberglass is used as a sound-reflecting material.