RU2648115C1

RU2648115C1 - Acoustic construction for industrial premises

Info

Publication number: RU2648115C1
Application number: RU2017120344A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2018-03-22

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to industrial acoustics. Acoustic design of production facilities contains the frame of the workshop, window openings and acoustic wall fences, piece sound absorbers installed above the noisy equipment, which is installed on the vibration isolating supports. Window openings contain vacuum sound-insulating double-glazed windows, and acoustic wall fences are made in the form of noise-absorbing panels, which consist of a frame made in the form of a parallelepiped formed by the front and back walls of the panel, each of which has a U-shape. On the front wall there is a slotted perforation, between the front and rear walls of the panel there is a sound-absorbing element. Piece sound absorbers, installed over noisy equipment, are made in the form of a frame, which is made in a spherical shape with an internal congruent framework by a spherical resonance cavity formed by a rigid continuous spherical shell, an equidistant outer perforated spherical shell. Space between the spherical shells is filled with sound-absorbing material, and the connection of the outer perforated spherical shell to the object is made by means of an elastic damping element hingedly connected to the suspension in the form of a rod, one end of which is connected to a hinge mounted on the resiliently damping element, and the other end is connected to a ring intended for its fixation on the object. Spherical resonant cavity is rigidly connected to at least one sleeve with an axial hole serving as a neck of the Helmholtz resonator, with an outer perforated spherical shell, and the space between them is filled with a sound absorber. Acoustic noise-absorbing panel is made in the form of a rigid wall and a perforated wall, between which is a two-layer combined sound-absorbing element. Layer adjacent to the rigid wall is made sound-absorbing, and the layer adjacent to the perforated wall is made with a perforation from a sound-reflecting material of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra that allow to reflect sound waves that fall in all directions.

EFFECT: technical result consists in increasing the efficiency of noise attenuation by increasing the sound absorption coefficient by increasing the sound absorption surfaces while maintaining the overall dimensions of the room.

1 cl, 4 dwg

Description

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

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция производственных помещений по патенту РФ №2366785, [прототип], содержащая каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения в виде собранных в секции акустических шумопоглощающих панелей и штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием.The closest technical solution in technical essence and the achieved result is the acoustic construction of industrial premises according to the patent of the Russian Federation No. 2366785, [prototype], containing the workshop frame, window openings and acoustic fences in the form of acoustic noise absorbing panels assembled in the section and piece sound absorbers installed above the noisy equipment .

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения.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.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения при сохранении габаритных размеров помещения.The technical result is an increase in sound attenuation efficiency by increasing the sound absorption coefficient by increasing the sound absorption surfaces while maintaining the overall dimensions of the room.

Это достигается тем, что в акустической конструкции для производственных помещений, содержащей каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения стен, штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, которое установлено на виброизолирующие опоры, причем оконные проемы содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей, которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра увеличивают жесткость панели в целом, при этом стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а между передней и задней стенками панели расположен звукопоглощающий элемент, в качестве которого используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», а передняя и задняя стенки каркаса выполнены 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, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0, а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, пенополиуретана или пенополиэтилена, древесноволокнистого, древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», или «Антивибрит», или «Швим».This is achieved by the fact that in an acoustic design for industrial premises containing a workshop frame, window openings and acoustic wall fencing, piece sound absorbers installed above noisy equipment that is mounted on vibration-isolating supports, and the window openings contain vacuum soundproof glass units, and the acoustic wall fencing in the form of sound-absorbing panels, which consist of a frame made in the form of a parallelepiped formed by the front and rear walls of the panel, each of which has a U-shape, and on the front wall there is slotted perforation, the perforation coefficient of which is taken to be equal to or more than 0.25, and the side ribs increase the stiffness of the panel as a whole, while the panel walls are fixed between themselves by vibration damping covers, and between the front and back the walls of the panel are a sound-absorbing element, which is used as rockwool basalt-based mineral wool slabs or URSA-type mineral wool slabs, and the front and back walls of the frame are made of stainless steel steel, or galvanized sheet 0.7 mm thick with a polymeric protective and decorative coating of the Pural type 50 μm thick or Polyester 25 μm thick, or an aluminum sheet 1.0 mm thick and a coating thickness of 25 μm, the ratio of height h the frame to its width b is in the optimal ratio of values: h / b = 1.0 ... 2.0; and the ratio of the thickness s 'of the frame assembly to its width b is in the optimal ratio of values: s' / b = 0.1 ... 0.15; and the ratio of the thickness s of the sound-absorbing element to the thickness s 'of the frame assembly is in the optimal ratio of values: s / s' = 0.4 ... 1.0, and the vibration damping covers fixing the panel walls are made of elastomer, polyurethane foam or polyethylene foam, wood fiber, particleboard material, or gypsum-asphalt board, or elastic sheet vibration-absorbing material with an internal loss coefficient of at least 0.2, or a composite material, or plastic compound such as "Agate", or "Anti-Vibrate", or "Shvim".

На фиг. 1 изображен общий вид акустической конструкции для производственного помещения, на фиг. 2 - общий вид акустической шумопоглощающей панели, на фиг. 3 - схема штучного звукопоглотителя, на фиг. 4 - вариант акустической шумопоглощающей панели.In FIG. 1 shows a general view of an acoustic structure for a production room; FIG. 2 is a general view of an acoustic noise absorbing panel; FIG. 3 is a diagram of a piece sound absorber, in FIG. 4 is an embodiment of an acoustic noise absorbing panel.

Акустическая конструкция для производственных помещений (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показано), стены 1, 2, 3, 4 с акустическими ограждениями, подвесной акустический потолок 5, пол 6, выполненный с покрытием вибродемпфирующим материалом, штучные звукопоглотители 7 и 8, оконные 9 и дверные 10 проемы. Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры (на чертеже не показано), оконные проемы 9 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей (фиг. 2), которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней 12 и задней 13 стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация 14 и 15, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра 16, 17 увеличивают жесткость панели в целом. Стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками 19, 20, а между передней 12 и задней 13 стенками панели расположен звукопоглощающий элемент 18, в качестве которого 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, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».The acoustic structure for industrial premises (Fig. 1) comprises a workshop framework (not shown in the drawing), walls 1, 2, 3, 4 with acoustic fencing, suspended acoustic ceiling 5, floor 6, coated with vibration damping material, piece sound absorbers 7 and 8, window 9 and door 10 openings. The equipment 11 is installed on vibration-isolating supports (not shown in the drawing), window openings 9 contain vacuum soundproofing double-glazed windows, and acoustic wall protections are made in the form of sound-absorbing panels (Fig. 2), which consist of a frame made in the form of a parallelepiped formed by the front 12 and the rear 13 walls of the panel, each of which has a U-shape, and on the front wall there is a slotted perforation 14 and 15, the perforation coefficient of which is taken to be equal to or more than 0.25, and the side ribs 16, 17 increase panel rigidity in general. The walls of the panel are fixed between themselves by vibration damping covers 19, 20, and between the front 12 and rear 13 of the panel walls there is a sound-absorbing element 18, which is used as rockwool basalt-based mineral wool or URSA-type mineral wool or basalt cotton wool of type P-75, or glass wool with glass fiber lining, or foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, and the sound-absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, for example, glass EZ-100 type loaf or Poviden type polymer.

Отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0; а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, или пенополиуретана, или пенополиэтилена, или древесноволокнистого, или древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».The ratio of the height h of the frame to its width b is in the optimal ratio of values: h / b = 1.0 ... 2.0; and the ratio of the thickness s 'of the frame assembly to its width b is in the optimal ratio of values: s' / b = 0.1 ... 0.15; and the ratio of the thickness s of the sound-absorbing element to the thickness s 'of the frame assembly is in the optimal ratio of values: s / s' = 0.4 ... 1.0; and vibration damping covers fixing the panel walls are made of elastomer, or polyurethane foam, or polyethylene foam, or fiberboard, or particleboard, or gypsum-asphalt board, or elastic sheet vibration-absorbing material with an internal loss factor of at least 0.2, or composite material, or plastic compound like "Agate", "Anti-Vibrate", "Shvim".

Передняя и задняя стенки каркаса выполнены 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.The front and back walls of the frame are made of stainless steel, or 0.7 mm thick galvanized sheet with a protective-decorative polymer coating of 50 μm thick or Polyester 25 μm thick, or aluminum sheet 1.0 mm thick and coating thickness 25 microns.

Возможен вариант, когда в качестве звукопоглощающего материала акустической шумопоглощающей панели используются плиты 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.A variant is possible when plates based on aluminum-containing alloys are used as sound-absorbing material of an acoustic sound-absorbing panel, 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 within 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa.

На фиг. 3 показана схема штучного звукопоглотителя, выполненного в виде сферического звукопоглотителя.In FIG. 3 shows a diagram of a piece sound absorber made in the form of a spherical sound absorber.

Звукопоглотитель сферический содержит жесткий каркас, выполненный сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью 28, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 26, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 24. При этом пространство 27 между сферическими оболочками 24 и 26 заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки 24 с объектом, например потолком производственного помещения, выполнено посредством упруго-демпфирующего элемента 25, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, и шарнирно соединенного с подвеской 22, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром 23, установленным на упругодемпфирующем элементе 25, а другой - соединен с кольцом 21, предназначенным для его фиксации на объекте.The spherical sound absorber contains a rigid frame made of a spherical shape with an internal congruent frame of a spherical resonant cavity 28 formed by a rigid continuous spherical shell 26, an equidistant external perforated spherical shell 24. In this case, the space 27 between the spherical shells 24 and 26 is filled with sound-absorbing material, and the outer connection spherical shell 24 with an object, such as the ceiling of a production room, is made by means of an elastic-damping element 25, which allows damping high-frequency vibrations, and pivotally connected to a suspension 22 made in the form of a rod, one end of which is connected to a hinge 23 mounted on an elastic-damping element 25, and the other is connected to a ring 21 designed to fix it on the object.

Сферическая резонансная полость 28 жестко соединена с по крайней мере одной втулкой 29 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 24, а пространство 27 между ними заполнено звукопоглотителем.The spherical resonant cavity 28 is rigidly connected to at least one sleeve 29 with an axial hole that acts as the neck of the Helmholtz resonator, with an external perforated spherical shell 24, and the space 27 between them is filled with a sound absorber.

Звукопоглотитель сферический работает следующим образом.Sound absorber spherical works as follows.

Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом, расположенным в пространстве 27, образованном жесткой сплошной сферической оболочкой 26, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 24, подавляющим шумы на низких, средних и высоких частотах соответственно.Sound waves propagating at an industrial or transport facility interact with sound-absorbing material located in space 27 formed by a rigid continuous spherical shell 26, an equidistant external perforated spherical shell 24, suppressing noise at low, medium and high frequencies, respectively.

Соединение каркаса посредством упруго-демпфирующего элемента 25, позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонатора Гельмгольца, образованного воздушной сферической полостью 28 и горловиной резонатора 29, диаметр которой для гашения шума в заданной полосе частот подбирают в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило так: большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот, причем выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.The connection of the frame by means of an elastic damping element 25, allows you to damp high-frequency vibrations that can be emitted by a rigid frame, which allows it to be used to reduce noise on transport objects. Sound absorption at medium and high frequencies occurs due to the acoustic effect, built on the principle of the Helmholtz resonator, formed by the air spherical cavity 28 and the neck of the resonator 29, the diameter of which is selected in the desired sound frequency range for damping noise in the required frequency range, as a rule: large volumes to suppress noise in the low-frequency range, and small - in the medium and high frequencies, and the implementation of a sound absorber from non-combustible materials makes the design fireproof .

Акустическая конструкция для производственных помещений работает следующим образом.Acoustic design for industrial premises works as follows.

Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 12 ограждений 1, 2, 3, 4, попадает на слои звукопоглощающего элемента 18, выполненного из звукопоглощающего материала, в котором осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), при этом поры звукопоглотителя представляют 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.Sound energy from the equipment 11 located in the room, passing through the perforated wall 12 of the fences 1, 2, 3, 4, enters the layers of the sound-absorbing element 18, made of sound-absorbing material, in which the sound energy is converted into thermal energy (dissipation, energy dissipation) In this case, the pores of the sound absorber are a model of Helmholtz resonators, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the neck of the resonator, which oscillates with the excitation frequency, against the walls of rloviny having form branched network of pores absorber. The perforation coefficient of the perforated wall is taken to be equal to or more than 0.25.

Предложенная автором акустическая конструкция является эффективным способом борьбы с производственными шумами.The acoustic design proposed by the author is an effective way to combat industrial noise.

Возможен вариант, когда (фиг. 4) акустическая шумопоглощающая панель выполнена в виде жесткой стенки 30 и перфорированной стенки 31, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 32, прилегающий к жесткой стенке 30, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке слой 33 выполнен с перфорацией 34 из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. Перфорированная стенка 31 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. При этом звукопоглощающий слой 32 помещен в акустически прозрачный материал, например стеклоткань типа ЭЗ-100, или полимер типа «повиден», или нетканый материал, например «лутрасил».A variant is possible when (Fig. 4) the acoustic sound-absorbing panel is made in the form of a rigid wall 30 and a perforated wall 31, between which there is a two-layer combined sound-absorbing element, and the layer 32 adjacent to the rigid wall 30 is made sound-absorbing, and the layer adjacent to the perforated wall 33 is made with a perforation 34 of sound-reflecting material, a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, allowing to reflect sound waves incident in all directions. The perforated wall 31 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 diamond-shaped 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. At the same time, the sound-absorbing layer 32 is placed in an acoustically transparent material, for example, fiberglass type EZ-100, or a polymer of the “visible” type, or a non-woven material, for example, “lutrasil”.

Claims

The acoustic construction of industrial premises, containing the workshop frame, window openings and acoustic wall fencing, piece sound absorbers installed above noisy equipment that is mounted on vibration-isolating supports, the window openings containing vacuum soundproof glass units, and the acoustic wall fencing made in the form of sound-absorbing panels, which consist of from a frame made in the form of a parallelepiped formed by the front and rear walls of the panel, each of which has a U-shaped moreover, on the front wall there is slotted perforation, the perforation coefficient of which is taken to be equal to or more than 0.25, and the side ribs increase the stiffness of the panel as a whole, while the panel walls are fixed between themselves by vibration damping covers, and a sound-absorbing element is located between the front and rear walls of the panel, which are used from rockwool basalt-based mineral wool slabs or “URSA” mineral wool slabs, and the front and back walls of the frame are made of stainless steel or galvanized steel is 0.7 mm thick with a polymeric protective and decorative coating of the Pural type 50 μm thick or Polyester 25 μm thick, or an aluminum sheet 1.0 mm thick and a coating thickness of 25 μm, the ratio of the height h of the frame to its width b is in the optimal ratio of values: h / b = 1.0 ... 2.0; and the ratio of the thickness s 'of the frame assembly to its width b is in the optimal ratio of values: s' / b = 0.1 ... 0.15; and the ratio of the thickness s of the sound-absorbing element to the thickness s 'of the frame assembly is in the optimal ratio of values: s / s' = 0.4 ... 1.0, and the vibration damping covers fixing the panel walls are made of elastomer, polyurethane foam or polyethylene foam, wood fiber, particleboard material, or gypsum-asphalt board, or elastic sheet vibration-absorbing material with an internal loss factor of not less than 0.2, or a composite material, or plastic compound such as “Agate”, or “Anti-vibration”, or “Shvim”, and piece sound absorbers mounted above the noisy equipment, made in the form of a frame that is spherical in shape with an internal congruent frame with a spherical resonant cavity formed by a rigid continuous spherical shell, an equidistant external perforated spherical shell, while the space between the spherical shells is filled with sound-absorbing material, and the connection of the external perforated spherical the shell with the object, for example the ceiling of the production room, is made by elastic damping its element, which allows damping high-frequency vibrations and pivotally connected to a suspension made in the form of a rod, one end of which is connected to a hinge mounted on an elastic-damping element, and the other is connected to a ring designed to fix it on the object, and the spherical resonant cavity is rigidly connected with at least one sleeve with an axial hole that serves as the neck of the Helmholtz resonator, with an external perforated spherical shell, and the space between them is filled a sound absorber, characterized in that the acoustic sound-absorbing panel is made in the form of a rigid wall and a perforated wall, between which there is a two-layer combined sound-absorbing element, the layer adjacent to the rigid wall is made sound-absorbing, and the layer adjacent to the perforated wall is made with perforation of sound-reflecting material of complex profile, consisting of evenly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions.