RU2646256C1

RU2646256C1 - Acoustic screen for production premises

Info

Publication number: RU2646256C1
Application number: RU2017107573A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-03-02

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to industrial acoustics, particularly, to broadband acoustic suppression, and can be used in all sectors of national economy as means of noise protection. Acoustic screen for industrial premises contains a skeleton with slopes from metal sheets containing sections of acoustic panels, which are both noise-reflecting translucent and noise-absorbing opaque. Their layout in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows. Wherein each of the opaque noise-absorbing acoustic panels comprises a smooth and perforated surfaces, between which there is a layer of noise-absorbing material of a complex shape, made in the form of alternating solid sections and hollow sections. Hollow sections are formed by prismatic surfaces that, in their cross-section parallel to plane of the drawing, have the shape of a parallelogram, whose inner surface has toothed or wavy structure. Tops of the teeth are directed inwards the prismatic surfaces, and the edges of the prismatic surfaces are fixed, respectively, on the smooth and perforated walls. Cavities of hollow sections, formed by the prismatic surfaces, are filled with a noise absorber, and between the smooth surface and continuous sections of the layer of noise-absorbing material of a complex shape, as well as between the perforated surface and solid areas, there are resonant plates with resonant inserts that perform the functions of the throats of the Helmholtz resonators.

EFFECT: technical result consists in increasing the efficiency of noise attenuation.

1 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 акустический экран по патенту РФ №2341625, кл. Е04В 1/84, прототип, содержащий перфорированную стенку и звукопоглощающий слой.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is an acoustic screen according to the patent of the Russian Federation No. 2341625, class. EB04 1/84, a prototype containing a perforated wall and a sound-absorbing layer.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения и отсутствия звукоотражающих элементов.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the relatively low efficiency of sound attenuation due to the relatively low coefficient of sound absorption and the absence of sound-reflecting elements.

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

Это достигается тем, что в акустическом экране для производственных помещений, содержащим каркас с откосами из металлических листов с расположенными в нем секциями акустических панелей, которые выполнены как шумоотражающими светопрозрачными, так и непрозрачными шумопоглощающими, причем компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов, при этом каждая из непрозрачных шумопоглощающих акустических панелей выполнена в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего, а также звукопоглощающего материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой и перфорированной стенок, а слои звукоотражающего материала выполнены из теплоизоляционного материала, способного поддерживать заданный микроклимат в помещении, 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», а перфорированная стенка 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.This is achieved by the fact that in an acoustic screen for industrial premises containing a frame with slopes made of metal sheets with sections of acoustic panels located in it, which are made as sound-reflecting translucent and opaque sound-absorbing, and their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows, with each of the opaque sound-absorbing acoustic panels made in the form of rigid and perforated walls, between which are located bunches of sound-reflecting, as well as sound-absorbing materials of different densities, arranged in two layers, the layers of sound-reflecting material made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting sound waves incident in all directions, and which are located respectively at the rigid and perforated walls, and the layers of sound-reflecting material are made of heat-insulating material that can maintain a given microclimate in the room, and as a sound absorption The material used is slabs made of rockwool basalt mineral wool or URSA mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool, and the sound-absorbing element is lined with acoustically transparent material over its entire surface, for example fiberglass type EZ-100 or a polymer of the type “seen”, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes, the conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon.

На фиг. 1 изображен общий вид акустического экрана для производственных помещений, на фиг. 2 - его профильная проекция; на фиг. 3, 4 - варианты непрозрачной шумопоглощающей акустической панели 5.In FIG. 1 shows a general view of an acoustic screen for industrial premises, FIG. 2 - its profile projection; in FIG. 3, 4 - variants of an opaque sound-absorbing acoustic panel 5.

Акустический экран для производственных помещений содержит общий каркас 2 (фиг. 1, 2) с откосами 4 из металлических листов с расположенными в нем секциями 1, состоящими из акустических панелей. Секции 1 содержат акустические панели, которые могут быть выполнены как шумоотражающими светопрозрачными (не показано), так и непрозрачными шумопоглощающими акустическими панелями 5 (фиг. 3), причем компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов. Каркасные элементы 2 могут быть установлены на колеса (не показано), а секции 1 соединены между собой посредством упругих элементов 3, что позволяет экранировать объекты практически любой формы, например станок прямоугольной формы, и др.The acoustic screen for industrial premises contains a common frame 2 (Fig. 1, 2) with slopes 4 of metal sheets with sections 1 located in it, consisting of acoustic panels. Sections 1 contain acoustic panels, which can be made as noise-reflecting translucent (not shown), and opaque noise-absorbing acoustic panels 5 (Fig. 3), and their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows. Frame elements 2 can be mounted on wheels (not shown), and sections 1 are interconnected by means of elastic elements 3, which makes it possible to shield objects of almost any shape, for example, a rectangular-shaped machine, etc.

Каждая из непрозрачных шумопоглощающих акустических панелей 5 (фиг. 3) выполнена в виде жестких 6 и перфорированных 11 стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего 7, 10, а также звукопоглощающего 8, 9 материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 6 и перфорированной 11 стенок, а перфорированная стенка 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.Each of the opaque sound-absorbing acoustic panels 5 (Fig. 3) is made in the form of rigid 6 and perforated 11 walls, between which are layers of sound-reflecting 7, 10, as well as sound-absorbing 8, 9 materials of different densities, located in two layers, the layers of sound-reflecting material made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and which are located respectively at the rigid 6 and perforated 11 walls, and the perforated wall has the following perforation parameters: 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.

Непрозрачные шумопоглощающие акустические панели 5 могут быть выполнены с двухсторонней перфорацией (на фиг. 3 не показано), т.е. стенка 6 может быть так же как и стенка 11 выполнена перфорированной.Opaque sound-absorbing acoustic panels 5 can be made with double-sided perforation (not shown in Fig. 3), i.e. the wall 6 may be the same as the wall 11 is perforated.

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».As sound absorbing material, slabs made of rockwool basalt mineral wool or URSA 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 is lined with acoustically transparent material over its entire surface , for example, fiberglass type EZ-100 or polymer type "poviden."

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 (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 (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. ", And the size of the crumbs fractions lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm (not shown). As a sound-absorbing material, a rigid porous material, for example, foam aluminum, or cermet, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%, can also be used. As a sound-absorbing material, a material in the form of crumbs of solid vibration-damping materials, for example, elastomer, or polyurethane, or plastic compound can be used, and the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.3–2.5 mm (not shown).

Акустический экран для производственных помещений работает следующим образом.Acoustic screen for industrial premises works as follows.

Звуковая энергия от оборудования (не показано), находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 11 попадает на слои 7 и 10 звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 6 и перфорированной 11 стенок, а затем звуковые волны падают на слои 8, 9 мягкого звукопоглощающего материала разной плотности, расположенные в два слоя (например, выполненного из базальтового или стеклянного волокна). 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 equipment (not shown) located in the room, passing through the perforated wall 11, enters layers 7 and 10 of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow sound waves incident in all directions to be reflected, and which are located respectively at rigid 6 and perforated 11 walls, and then sound waves fall on layers 8, 9 of soft sound-absorbing material of different density, located in two layers (for example, made of basalt glass or fiber). The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of the 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 excitation frequency against the wall of the neck itself, which has the form branched network of pore sound absorbers.

На фиг. 4 изображен вариант непрозрачной шумопоглощающей акустической панели 5.In FIG. 4 shows an embodiment of an opaque sound-absorbing acoustic panel 5.

Каждая из непрозрачных шумопоглощающих акустических панелей 5 (фиг. 4) содержит гладкую 12 и перфорированную 13 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 14 и пустотелых участков 16, причем пустотелые участки 16 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 17, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (не показано). Полости 14, образованные гладкой 12 и перфорированной 13 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 12 и перфорированной 13 стенках. Полости 18 пустотелых участков 16, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 12 поверхностью и сплошными участками 14 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 13 поверхностью и сплошными участками 14 расположены резонансные пластины 19 и 20 с резонансными вставками 21, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».Each of the opaque sound-absorbing acoustic panels 5 (Fig. 4) contains a smooth 12 and perforated 13 surface, between which is a layer of sound-absorbing material of complex shape, which is an alternation of solid sections 14 and hollow sections 16, and the hollow sections 16 are formed by prismatic surfaces having a section parallel to the plane of the drawing, the shape of a parallelogram, the inner surfaces of which have a gear structure 17, or wavy, or a surface with a spherical surface mi (not shown). Cavities 14 formed by smooth 12 and perforated 13 surfaces, between which a layer of sound-absorbing material of complex shape is located, are filled with a sound absorber. In this case, the tops of the teeth face the inside of the prismatic surfaces, and the edges of the prismatic surfaces are fixed respectively on a smooth 12 and perforated 13 walls. The cavity 18 of the hollow sections 16 formed by prismatic surfaces are filled with construction foam. Between a smooth 12 surface and solid sections 14 of a layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between a perforated 13 surface and solid sections 14 there are resonant plates 19 and 20 with resonant inserts 21, which serve as the neck of Helmholtz resonators.

Каждая из непрозрачных шумопоглощающих акустических панелей 5 (фиг. 4) работает следующим образом.Each of the opaque sound-absorbing acoustic panels 5 (Fig. 4) works as follows.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 13 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. Между гладкой 12 поверхностью и сплошными участками 14 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 13 поверхностью и сплошными участками 14, расположены резонансные пластины 19 и 20 с резонансными вставками 21, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».Sound energy, passing through the layer of the perforated surface 13 and the combined sound-absorbing layer of complex shape, decreases, since the transition of sound energy into heat (dissipation, energy dissipation) occurs, i.e. in the pores of the sound absorber, representing the Helmholtz resonator model, there are energy losses due to friction, which fluctuates with the excitation frequency of the mass of air in the mouth of the resonator, against the wall of the neck itself, which has the form of a branched network of micropores of the sound absorber. Between a smooth 12 surface and solid sections 14 of a layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between a perforated 13 surface and solid sections 14, there are resonant plates 19 and 20 with resonant inserts 21 that serve as the neck of Helmholtz resonators.

Резонансные отверстия 21 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 19 и 20 выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 21.The resonant holes 21 (inserts) located in the resonant plates 19 and 20 serve as the necks of the Helmholtz resonators, the frequency band of the damping of sound energy of which is determined by the diameter and number of resonant holes 21.

Claims

An acoustic screen for industrial premises, containing a frame with slopes made of metal sheets with sections of acoustic panels located in it, which are made as reflective translucent and opaque sound absorbing, and their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows, characterized in that each of the opaque sound-absorbing acoustic panels contains a smooth and perforated surface, between which is located a layer of sound absorption complex material, made in the form of alternating solid sections and hollow sections, the hollow sections formed by prismatic surfaces having a section parallel to the plane of the drawing, the shape of a parallelogram, the inner surfaces of which have a toothed structure, with the tops of the teeth facing the inside of the prismatic surfaces, and the ribs of the prismatic surfaces are fixed respectively on the smooth and perforated walls, and the cavities of the hollow sections formed by the prismatic their surfaces, are filled with a sound absorber, and between the smooth surface and the solid portions of complex shape layer sound-absorbing material, and between the surface of the perforated and solid portions of the plate located resonant with the resonance inserts, performing functions necks resonators "Helmholtz".